9. Brennstoffe.

Unsere wichtigsten Brennstoffe sind das Holz, die Kohle und das Erdöl. Solange diese Stoffe, namentlich die beiden erstgenannten, unmittelbar und ausschließlich zum Brennen verwendet wurden, gab es keine Chemie der Brennstoffe. Aber teils durch Zufall, teils gezwungen durch die Not der besten Ausnutzung, hat man gelernt, diese Stoffe vor dem Verbrennen gar vielseitig zu behandeln und eine Menge der wichtigsten Nebenprodukte aus ihnen zu gewinnen, nämlich (um nur einige zu nennen): Leuchtgas, Benzol, Naphthalin, Teerfarbstoffe, Ammoniak, Essigsäure, Blutlaugensalz, Benzin, Petroleum, Vaseline, Paraffin, Schmieröle, Ceresin usw. So entstand eine Chemie der Brennstoffe, deren Ergebnissen wir dieses Kapitel widmen wollen.

1. Die Kohle.

Holz und Kohle verhalten sich zueinander wie Gegenwart und Vergangenheit. Denn jedes Holz geht unter gewissen Umständen im Laufe der Zeit in Kohle über. Das Wesentliche für diese Verwandlung ist, daß das Holz feucht erhalten und vor der Berührung mit der Luft geschützt werden muß. Dann wird es schon nach einigen Jahrhunderten dunkelbraun, nach Jahrtausenden schwarz, und noch später verliert es seine faserige Beschaffenheit und geht in Braunkohle über. Der Übergang dieser Braunkohle in Steinkohle scheint allerdings eine fast unermeßlich lange Zeit beansprucht zu haben, die sich jedenfalls über viele Jahrhunderttausende erstreckt.

Man kann also das Werden der Kohle in drei Stufen teilen: es beginnt mit der Vertorfung des Holzes, wodurch es zwar schwarz wird, aber seine Struktur noch behält; darauf folgt die Bildung der Braunkohle und dann die der Steinkohle. Der Vorgang der Vertorfung ist oft genug in geschichtlicher Zeit erfolgt: in den großen Mooren Jütlands und Schleswigs finden wir vertorfte Eichbaumstämme und Sumpfföhren neben den Geweih- und Knochenresten der ausgestorbenen Riesenhirsche, Elche und Rentiere; auch Reste von normannischen (Wikinger-) Schiffen aus vertorftem Eichenholz haben sich gefunden. Aus dem Bett des Rheins wurden die unteren, ganz schwarzbraun vertorften Teile der Eichenpfähle gehoben, auf welche Cäsar vor fast 2000 Jahren seine Rheinbrücke hatte bauen lassen.

Die Bildung der Braunkohle, welche die Holzstruktur verloren hat, geht fast immer auf die Tertiärzeit zurück, also auf jene Zeit vor etwa 200 000–300 000 Jahren mit italienischem Klima, in welcher wir die ersten Menschenspuren bei uns nachweisen können, und in welcher die vielen vulkanischen Basaltergüsse in der Eifel, im Vogelsgebirge, in der Rhön und im böhmischen Mittelgebirge erfolgten und die Alpen entstanden sind.

Die Entstehung der Steinkohle aber reicht zurück bis in die ältesten Zeiten organischen Lebens auf der Erde, als sich Böhmerwald, Fichtelgebirge und Erzgebirge als höchste Gebirge Europas erhoben und von Jura und Alpen noch keine Spuren vorhanden waren.

Welche chemischen Veränderungen mit dem Holz während dieser Verwandlungen vor sich gegangen sind, das lehrt am besten ein Vergleich der Analysen von Holz, Braunkohle und Steinkohle. Wir erinnern uns dabei, daß der Hauptbestandteil des Holzes, der Zellstoff, aus Kohlenstoff und Wasser im Verhältnis von 6 Atomen Kohlenstoff zu 5 Molekülen Wasser zusammengesetzt ist. Wir werden also beim Vergleich unser Augenmerk hauptsächlich auf das Verhältnis dieser drei Elemente Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff zu richten haben.

Zusammensetzung:

Kohlen- stoff Wasser- stoff Sauer- stoff Stick- stoff Schwefel Asche

Eichenholz 50,22 6,0 43,4 0,1 — 0,3

Braunkohle vom Bauersberg 60,44 5,3 22,0 Spur 0,86 0,65

Steinkohle von Duttweiler 83,63 5,2 9,1 0,6 — 1,53

Englischer Anthrazit 93,00 3,1 1,7 0,5 0,7 1,0

Wir sehen, daß mit fortschreitender Verkohlung der Kohlenstoffgehalt scheinbar zunimmt, weil der Gehalt an Wasserstoff und Sauerstoff abnimmt. Daraus könnte man zunächst schließen, daß die natürliche Verkohlung des Holzes bei der Braun- und Steinkohlenbildung der gleiche Vorgang sei, wie die künstliche Verkohlung beim Erhitzen des Holzes, z. B. die Meilerverkohlung. Aber dieser Schluß wäre ganz falsch. Denn bei der künstlichen Verkohlung bleiben wirklich nur Kohle und Aschenbestandteile zurück, aber in der natürlichen Steinkohle sind noch eine Menge anderer Stoffe, die gerade beim Erhitzen erst verdampfen. Diese Stoffe sind es, welche die Chemie der Steinkohle so interessant machen.

Holz, Torf und Braunkohle haben die gemeinsame Eigenschaft, Kali- oder Natronlauge in der Hitze braun zu färben. Die echten Steinkohlen tun dies in der Regel nicht mehr, und man kann auf diese Weise im großen und ganzen Steinkohlen und Braunkohlen gut unterscheiden; Farbe und Aussehen sind nicht kennzeichnend, denn die Braunkohlen sind oft ganz schwarz wie echte Steinkohle.

Erhitzt man Holz in einem Gefäße bis zum Glühen des Gefäßes, so entweichen brenzliche Dämpfe, und es hinterbleibt lockere, poröse, federleichte Holzkohle. Erhitzt man aber eine der natürlich vorkommenden Kohlearten, so entweichen zwar ganz ähnliche Dämpfe, aber es hinterbleibt eine viel dichtere, schwerere und härtere Kohle, welche man bekanntlich Koks nennt. Auch die Dämpfe lassen in ihrer Beschaffenheit wichtige Unterschiede erkennen: die Verflüchtigungsprodukte des Holzes sind sauer und röten angefeuchtetes Lakmuspapier deutlich; die der Steinkohle sind dagegen infolge ihres Ammoniaküberschusses alkalisch und bewirken, daß gerötetes Lakmuspapier wieder blau wird. Kühlt man die brenzlichen Dämpfe ab, so erhält man in beiden Fällen eine braunschwarze Flüssigkeit, welche deutlich aus zwei übereinandergelagerten Schichten besteht, die sich offenbar nicht miteinander mischen können, weil sie sich zueinander verhalten wie Öl und Wasser. Die obere, leichtere Schicht ist ganz schwarz und besteht aus dickem Teer; die untere, mehr braun gefärbte Flüssigkeit, ist dagegen wässerig und läßt sich mit Wasser in jedem Verhältnis mischen. Außer dem kohligen Rückstand und diesen beiden Flüssigkeiten entsteht beim Erhitzen des Holzes und der Kohlearten noch ein vierter, sehr wichtiger Stoff, nämlich das Leuchtgas. Die Gewinnung und weitere Verarbeitung dieser vier Produkte hat eine gewaltige und sehr interessante Industrie hervorgerufen, mit der wir uns nun etwas näher beschäftigen wollen.

Abb. 23. Leuchtgasgewinnung im kleinen.

Betrachten wir zunächst das Leuchtgas. Seine Gewinnung aus Steinkohle wurde um die Mitte des 18. Jahrhunderts in England entdeckt. Unsere Abbildung 23 zeigt, wie man sich das Gas selbst bereiten kann. Man füllt eine kleine gläserne Retorte, am besten eine aus schwer schmelzbarem, sog. böhmischem Glas, halb mit Steinkohlengrus und erhitzt sie kräftig mit einer großen Spiritus- oder Gasflamme. An den Retortenhals ist eine sogenannte „Vorlage“, ein Glasballon mit zwei Halsöffnungen, mittels Korks luftdicht angeschlossen. In dieser Vorlage sammelt sich der Teer und das Teerwasser, während das Gas durch ein Glasröhrchen entweicht, das man in den zweiten Hals eingesetzt hat.

Die Zusammensetzung des Leuchtgases wechselt in sehr weiten Grenzen, je nach der Kohlensorte, welche man zu seiner Darstellung verwendet. Durchschnittlich besteht es zur Hälfte aus Wasserstoffgas, welches bekanntlich 14½mal leichter als Luft ist. Infolgedessen ist auch das Leuchtgas ⅓ bis ½mal leichter als Luft. Die andere Hälfte des Leuchtgases besteht zum größeren Teil aus „Methan“ oder Sumpfgas, einer Verbindung von Kohlenstoff und Wasserstoff, aus welcher auch die Gasblasen bestehen, welche aus den schlammigen Böden der Seen oft emporsteigen. Der Rest besteht vorwiegend aus dem giftigen Kohlenoxydgas sowie aus ein wenig Kohlensäuregas und aus komplizierteren Verbindungen von Kohlenstoff mit Wasserstoff, wie Äthylen, Azetylen usw. Das Kohlenoxydgas, dessen Menge im Leuchtgas zwischen 6 und 12 % schwankt, ist sein gefährlichster und schädlichster Bestandteil, denn er verursacht die zahllosen Leuchtgasvergiftungen, welche in unseren Großstädten meistens von den Beteiligten absichtlich herbeigeführt werden, und in ihrem Gefolge viele, zwar in der Regel nicht beabsichtigte, aber darum nicht minder gefährliche Explosionen. Es ist vielleicht sehr wenig schmerzhaft, aber gewiß nicht sehr anständig, sich durch Öffnen der Gashähne mit Leuchtgas zu vergiften; denn in vielen Fällen fordert diese Methode des Selbstmords noch weitere Opfer an Menschenleben, wenn ahnungslose Hausgenossen das betreffende Zimmer mit brennendem Licht betreten und dadurch eine Explosion des gefährlichen Leuchtgas-Luft-Gemisches hervorrufen. Leider hat man diesen üblen Bestandteil des Leuchtgases bis jetzt nicht in befriedigender Weise beseitigen können.

Eine Leuchtgasanalyse zeigt folgende Prozentgehalte der genannten Gase:

Wasserstoffgas 52,79 %

Sumpfgas 34,43 %

Kohlenoxydgas 7,19 %

Äthylen, Azetylen usw. 4,01 %

Kohlensäuregas 1,58 %

100,00 %

Abb. 24. Schematische Darstellung der Leuchtgas-Fabrikation. a = Ofen, b = Kühler, c = Gaswäscher, d = Reiniger, f = Gasometer, g = Ableitung mit Brenner.

Im rohen, ungereinigten Leuchtgas sind noch einige Stoffe enthalten, welche seine Anwendung zum Brennen ganz unmöglich machen würden, nämlich Schwefelwasserstoff und Zyan. Denn diese Stoffe sind nicht bloß sehr übelriechend und ungewöhnlich giftig, sondern das Schwefelwasserstoffgas wird auch beim Verbrennen nicht angenehmer, weil es sich in ein stechend riechendes, saures, die Metalle angreifendes Gas (schweflige Säure) verwandelt, welches noch obendrein die Farben der Kleider, Teppiche und Vorhänge ausbleicht. Deshalb muß das rohe Gas vor der Verwendung zum Brennen gereinigt werden. Dies geschieht, indem man das Rohgas über natürlichen Raseneisenstein leitet, der im wesentlichen aus der Eisenbase besteht. Dieser geht zum Teil (durch die Einwirkung des Schwefelwasserstoffes) in Schwefeleisen, zum Teil (durch die Einwirkung der Zyanverbindungen) in Berlinerblau über. Wenn die Gasreinigungsmasse nach einiger Zeit unwirksam geworden ist, so breitet man sie an der Luft aus und schaufelt sie öfters um. Dadurch nimmt das Schwefeleisen, in welches sich die Hauptmenge der Reinigungsmasse verwandelt hatte, Sauerstoff auf und geht in schwefelsaures Eisen über, welches wieder von neuem als Reinigungsmasse verwendbar ist. Dies nennt man die Regenerierung (Wiederherstellung) der Reinigungsmasse. Schließlich, wenn die Masse nach mehrfacher Regenerierung ziemlich erschöpft ist, ist sie erst recht wertvoll geworden durch ihren Gehalt an Berlinerblau, der nicht selten bis 10 % der Masse beträgt. Dieser wertvolle, aber noch unreine Bestandteil wird nun durch Kochen mit Kalkmilch usw. in gelbes Blutlaugensalz (Ferrozyankalium) umgewandelt, woraus man wieder einerseits (durch Vermischen mit Eisenchloridlösung) das reine Berlinerblau, andrerseits (durch Schmelzen) das wichtige Zyankalium gewinnt. Zyankalium und Zyannatrium werden in ungeheuren Mengen als goldlösende Auslaugungsmittel für goldführende Gesteine in Südafrika verbraucht, ferner in der Herstellung galvanischer Metallüberzüge (Vernickeln, Versilbern, Vergolden) zum Zusammensetzen der Bäder. So liefert in der chemischen Technologie ein Gebiet Hilfsstoffe für ein anderes.

Auf diese Weise erhält man schließlich das technisch „reine“ Leuchtgas. Es wird bekanntlich in großen, schmiedeeisernen Gasometern aufgefangen und durch deren Gewicht in das Rohrleitungsnetz gepreßt. Dabei ergeben sich aus dem Gesetz der Druckverteilung höchst eigentümliche Folgen. Man sollte nämlich erwarten, daß die ungeheuer schwere Gasometerglocke, deren Gewicht bei großstädtischen Anlagen in die Hunderttausende von Zentnern geht, das Gas mit viel zu hohem Druck in die Verbraucherleitungen preßte. Das gerade Gegenteil ist der Fall. Gerade die größten Leitungsnetze haben den geringsten Gasdruck aufzuweisen. Dies erklärt sich daraus, daß der Leitungsdruck und der Druck der Gasometerglocke zueinander im Verhältnis der Flächen stehen, auf welche sie wirken. Hat die Leitung einen Querschnitt von 1 Quadratzentimeter, die Gasometerglocke aber eine Innenfläche von 1 Quadratmeter = 10 000 Quadratzentimeter, so entströmt das Gas aus der Leitung mit einem Druck, welcher den zehntausendsten Teil vom Gewicht der Gasometerglocke beträgt. Nun haben aber die Gasometerglocken eine ganz andere Innenfläche als 1 Quadratmeter, nämlich den tausendfachen Betrag oder noch mehr. Infolgedessen müssen diese Glocken ein gewaltiges Gewicht haben, um das Gas in die Verbraucherleitung mit einem solchen Druck pressen zu können, wie er für Brennzwecke erforderlich ist (6–12 cm Wasserhöhe).

Abb. 25. Gasometer im Durchschnitt.

Abb. 26. Eine Kerzenflamme. Abb. 27. Alter Schwalbenschwanzbrenner für Leuchtgas.

Die Anwendung des Leuchtgases hat eine außerordentlich interessante Geschichte. Zunächst brannte man es unmittelbar und offen als Lichtquelle und trieb so eine ungeheure Verschwendung, denn die Leuchtkraft einer einfachen Gasflamme ist recht gering, weil der Hauptbestandteil des Leuchtgases, der Wasserstoff, fast nichtleuchtend verbrennt. Denn das Leuchten der Flamme kommt fast stets dadurch zustande, daß darin irgendwelche feine Staubteilchen — meistens sind es Kohlenteilchen — zur Glut erhitzt werden. Daher können nur solche Gase mit helleuchtender Flamme verbrennen, welche sich in der Hitze unter Rußbildung, also unter Abscheidung von Kohlenstäubchen, zersetzen. Solche Gase sind die sogenannten Kohlenwasserstoffe, also Verbindungen von Kohlenstoff und Wasserstoff. Sie zerfallen in der Glühhitze ihrer eigenen Flamme in ihre beiden Elemente, von welchen der Wasserstoff mit sehr heißer, aber nichtleuchtender Flamme verbrennt, während die abgeschiedenen Rußteilchen zunächst durch das Wasserstoffgas vor dem Verbrennen geschützt werden; dies hindert aber nicht, daß sie durch die Hitze der Wasserstofflamme in hohe Glut versetzt werden und dadurch diese Flamme leuchtend machen. Dann aber kommen auch diese Teilchen am Rand der Flamme mit der Außenluft in Berührung und verbrennen dadurch zu Kohlensäuregas, werden also nichtleuchtend. Diese Vorgänge kann man in jeder leuchtenden Flamme, z. B. in der Kerzenflamme (Abb. 26) und der Leuchtgasflamme alten Stils (Abb. 27) gut erkennen. Man sieht zunächst dem Docht bzw. der Gasausströmungsöffnung einen nichtleuchtenden Kern unverbrannten „kalten“ (d. h. noch nicht glühenden) Gases. Dieser Kern ist umgeben von der leuchtenden Zone der abgeschiedenen, glühenden Kohleteilchen, und diese wieder ist von einer nichtleuchtenden, sehr heißen Zone der verbrennenden Rußteilchen umgeben. Es ist demnach klar, daß die Leuchtkraft einer Flamme davon abhängt, wieviel Kohlenstoffteilchen in ihr abgeschieden und zum Glühen gebracht werden. Diese Frage ist aber innig verknüpft mit dem Gehalt des Gases an „schweren“, d. i. kohlenstoffreichen Kohlenwasserstoffverbindungen. Sobald man sich darüber im klaren war, nämlich um die Mitte des 19. Jahrhunderts, begann man die Leuchtkraft des Gases planmäßig zu erhöhen, indem man ihm „schwere“ Kohlenwasserstoffe beimengte. Solche sind z. B. das Azetylengas und der Benzoldampf. Diesen Vorgang nannte man das Karburieren des Leuchtgases (carbo = die Kohle). Die Abbildungen 28 und 29 zeigen, wie man Wasserstoff darstellen und durch Überleiten über benzolgetränkte Watte karburieren kann. — Als nun seit dem letzten Viertel des 19. Jahrhunderts die elektrische Bogenlampe und die Kohlenfadenglühlampe dem Gaslicht energische Konkurrenz machten, bekamen es die Gastechniker mit der Angst zu tun und erfanden in der Not die Regenerativlampen. Bei diesen wird die Leuchtkraft dadurch erheblich gesteigert, daß sowohl das Gas als die Verbrennungsluft vor ihrem Zusammentreffen durch die eigene Flammenhitze kräftig vorgewärmt werden. Aber gegenüber der bequemen, billigen und die Luft nicht verderbenden Glühlampe konnten auch die Siemensschen Regenerativbrenner nicht standhalten, und es schien fast, als ob der Gasbeleuchtung das Todesurteil gesprochen wäre. Der Gasverbrauch ging in allen Städten gewaltig zurück. Da machte ein genialer Chemiker, Auer von Welsbach in Wien, gerade rechtzeitig eine gewaltige Erfindung: das Gasglühlicht. Er holte sozusagen aus den leuchtenden Flammen das leuchtende Prinzip heraus, das glühende Kohlenstoffteilchen, fand es für seinen Zweck (Wärme in Licht umzuwandeln) ganz unzulänglich und ersetzte es daher durch eine viel wirksamere Substanz in einer viel wirksameren Anordnung: durch die seltenen Erdmetalloxyde in der Form des Glühstrumpfes. Seitdem, besonders auch seit der Erfindung des Hängeglühlichts, ist die Gasbeleuchtung unbestritten die billigste Beleuchtungsart der Gegenwart, mit welcher das elektrische Licht trotz Metallfadenlampen, trotz Halbwattlampen und Intensivflammenbogenlampen nicht mehr voll konkurrieren kann. Dies ergibt sich aus der folgenden Tabelle, welche wir dem Werkchen von H. Lux „Das moderne Beleuchtungswesen“ (Leipzig 1914) entnehmen:

Abb. 28. Aus Zinkblechschnitzeln und verdünnter Salzsäure entwickelt sich Wasserstoff, der mit nichtleuchtender Flamme brennt. Abb. 29. Das Wasserstoffgas wird mit Benzol karburiert und leuchtet nun sehr hell beim Brennen. Abb. 30. Normaler Auerbrenner (nach Lux).

Kosten einer Zimmerbeleuchtung von 200-Kerzenstärken-Helligkeit.

Lampenart Zahl der erforderlichen Lampen Betriebs- kosten für 10 Stunden

Petroleum 10 1,75 M.

Spiritusglühlicht 6 3,00 „

Gasglühlicht:

1. stehend 3 0,53 „

2. hängend 3 0,46 „

Kohlenfadenglühlampe 10 3,20 „

Osramlampe 5 1,17 „

Dieser Sieg des Gases auf dem Gebiet des Beleuchtungswesens wurde noch verstärkt durch seine Verwendbarkeit für Kochzwecke. Fällt es doch in der Großstadt heutzutage keiner Frau mehr ein, Feuer auf dem Herd zu machen! Denn überall hat sich der außerordentlich bequeme, reinliche und billige Gasherd eingebürgert. —

Abb. 31. Prinzip des Gasherds

Bei der Herstellung des Gases entstehen auch flüssige Nebenprodukte, nämlich Teer und Gaswasser und Koks. Über die Mengenverhältnisse gibt folgende Tabelle Aufschluß:

100 kg englische (Derbyshire-Silkstone-)Kohle liefern nach Fischer (Chem. Technologie, Leipzig 1900) bei 800 ° Destillationstemperatur:

Koks 65 kg

Teer 7⅓ „

Gaswasser 10 „

Leuchtgas 21 cbm

Das wichtigste dieser Nebenprodukte ist der Teer, von dem auf diese Weise in Europa jährlich etwa 40 Millionen Zentner gewonnen werden (davon in Deutschland 10, in England 20 Millionen). Er bildet eine tiefschwarze, glänzende Flüssigkeit von einer etwas dickflüssigen Beschaffenheit, der man wirklich nicht ansieht, welche ungeheuren Werte in ihr enthalten und aus ihr gewonnen werden. Um nur einige seiner wichtigsten Bestandteile anzuführen, seien genannt: Benzol, Toluol, Naphthalin, Karbolsäure (Phenol), Anthrazen, Kreosole (Karbolineum), Pyridin; aber was bedeuten diese fremdklingenden Namen dem, der nicht Chemiker ist! Aber auch er wird aufhorchen, wenn ich ihm erzähle, daß fast alle die prachtvollen Farbstoffe, womit unsere Kleider und Stoffe und Papiere gefärbt sind, aus dem Teer gewonnen werden. Aber auch Schwerbenzin, Pech, Asphalt und schwarzer Eisenlack werden aus Bestandteilen des Teers gewonnen. Die Scheidekunst, mittels deren der Teer in seine wichtigsten Bestandteile zerlegt wird, ist im Grund ein sehr einfaches Verfahren, das uns schon aus der Spiritusindustrie bekannt ist: die Destillation. Der Teer wird in riesigen eisernen Kesseln zum Kochen erhitzt, die Dämpfe werden in gekühlten Rohrschlangen verdichtet. So erhält man (nach Lunge) hauptsächlich drei Destillate: den „Vorlauf“ (das, was aus der Kühlschlange zuerst abläuft, also am leichtesten verdampfbar ist), dann das „Leichtöl“, und schließlich das „Schweröl“. Was im Teerkessel zurückbleibt, ist Pech und wird zu Asphalt und Eisenlack verarbeitet. Aus dem Vorlauf und Leichtöl gewinnt man durch wiederholte Destillation die Flüssigkeiten Benzol und Toluol, woraus viele der obengenannten Teerfarbstoffe hergestellt werden. Das Schweröl enthält dagegen mehr Naphthalin und Kreosole. Diese vier Stoffe sind die Muttersubstanzen nicht bloß für die Farbstoffindustrie, sondern auch für die Gewinnung zahlloser Arzneimittel, mit welchen Deutschland die ganze Welt versorgt hat. Außer den bekannten Desinfektionsmitteln Karbolsäure, Lysol und Salizylsäure seien hier nur noch die technisch wichtigen Teerabkömmlinge Kumaronharz und Solventnaphtha erwähnt. Das Kumaronharz, ein Bestandteil des Teerpechs, ist zwar kein echtes Harz, hat aber so harzartige Eigenschaften, daß es jetzt während des Weltkrieges die in Deutschland knapp gewordenen Harzvorräte für die Seifensiederei und Papierleimung strecken hilft. Das Solventnaphtha ist eine benzolartige Flüssigkeit von bedeutender Lösungsfähigkeit für Harze, Fette und andere Stoffe (solvere = auflösen).

Nicht so reich an verschiedenen Stoffen, wie der Teer, aber dennoch sehr wichtig und wertvoll ist das Gaswasser der Steinkohlengasdestillation. Denn dieses Gaswasser enthält und liefert fast alles Ammoniak, welches für die Industrie und Landwirtschaft von größter Wichtigkeit ist. Man destilliert zu diesem Zweck das Gaswasser mit Kalkbrei und erhält so das Ammoniak als Gas von dem bekannten stechend scharfen Geruch, wie er in Pferde- und Kuhställen herrscht, in welchen sich Ammoniak durch Zersetzung des Harns bildet. Das Ammoniakgas wird entweder durch Druck zu einer Flüssigkeit verdichtet oder in Wasser, welches es sehr begierig aufnimmt, gelöst. Es wird zur Herstellung zahlloser chemischer Präparate und wichtiger Sprengstoffe (Roburit usw.) benutzt. In der Landwirtschaft bildet das schwefelsaure Ammoniak eines der wirkungsvollsten Kunstdüngemittel, dessen Bedeutung von Jahr zu Jahr wächst. —

Alle bisher genannten Nebenprodukte der Leuchtgasgewinnung bezogen sich auf beste Steinkohle als Ausgangsstoff. Wendet man aber an ihrer Statt Braunkohle, Torf oder Holz an, so erhält man wohl ebenfalls die Nebenprodukte Teer und Gaswasser, aber doch von wesentlich anderer Zusammensetzung. Namentlich in Sachsen wird eine besondere Braunkohle, die sogenannte Schwelkohle, auf Teer und Koks verarbeitet („geschwelt“). Das entwickelte Gas dient teils zum Heizen der Schwelretorten, teils zum Betrieb großer Gaskraftmaschinen. Das Gaswasser ist in der Regel wertlos. Aber um so wertvoller ist der geschwelte Teer, denn er ist die Muttersubstanz des Paraffins und wertvoller „Mineral“öle, die als Schmieröle für Maschinen, zum Teil auch als Leuchtöle für Lampen („Solaröl“) und als Benzin Verwendung finden. Man gewinnt sie aus dem Schwelteer durch Destillation unter vermindertem Luftdruck und durch Reinigen mittels konzentrierter Schwefelsäure. Diese zerstört nämlich alle Unreinigkeiten und verwandelt sie durch Wasserentziehung in Kohle, während sie das Paraffin, Schmieröl, Petroleum und Benzin ganz unverändert läßt. Nebenbei gesagt, kommt von diesem Verhalten der Name Paraffin: „parum affinis“ heißt im Lateinischen soviel wie „wenig geneigt zu (chemischen) Verbindungen“. Aus dem Paraffin werden dann die bekannten durchscheinenden Kerzen gegossen. Wer sieht ihnen an, daß sie einst einen Bestandteil der ordinären Braunkohle bildeten? — Die Öle, Solaröl und Benzin, sind etwas anders zusammengesetzt als die eigentlichen Petroleum- und Benzinarten, welche aus dem Rohpetroleum gewonnen werden; wegen ihrer Neigung zur Rußbildung eignen sie sich nicht so gut wie diese zum Brennen, wohl aber zu chemischen Zwecken als Auflösungsmittel für Harze und Fette.

Was bei der Schwelerei der Braunkohle in den Retorten zurückbleibt, wird mit Wasser abgelöscht und bildet nun eine eigentümliche Art von Koks, den sogenannten „Grudekoks“. Er ist zwar im Vergleich mit Steinkohlenkoks minderwertig, hat aber doch gegenüber der Braunkohle alle Vorteile des Koks, von welchen wir bald noch sprechen werden.

Abb. 32. Kohlenmeiler.

Wieder anders und eigenartig verläuft die Schwelerei, die trockene Destillation, beim Holz. Sie wird hauptsächlich des Rückstandes, der wertvollen Holzkohle wegen, vorgenommen, und jahrhundertelang hat man den Prozeß in der Meilerverkohlung so roh betrieben, daß die flüssigen und gasförmigen Nebenprodukte überhaupt nicht aufgefangen wurden, sondern in die Luft verdampften. Mit dem Teer, der in der Braunkohlendestillation so wertvoll ist, weiß man in der Holzschwelerei auch heute noch nicht viel anzufangen; man verbrennt ihn, um ihn los zu werden. Anders ist es aber mit dem Gaswasser. Es ist eine der wichtigsten Quellen für die Essiggewinnung, denn es enthält, neben 1 % Methylalkohol („Holzgeist“), etwa 10 % Essigsäure. Der Speiseessig besteht aus einer dreiprozentigen Lösung der Essigsäure. Man darf aber nun beileibe nicht glauben, daß man das Gaswasser der Holzschwelerei nur dreifach zu verdünnen brauchte, um es als Essig dem Salat zusetzen zu können. Das gäbe einen üblen Salat, denn dieses Gaswasser ist durch dunkelbraune, abscheulich stinkende Holzteerbestandteile verunreinigt und mit einem Geruch behaftet, den man so leicht nicht wieder vergessen wird, wenn man einmal nähere Bekanntschaft mit ihm gemacht hat. Aber der Chemiker weiß sich zu helfen. Umdestillieren würde nichts nützen, denn da würden neben Essigsäure und Wasser auch diese stinkenden Stoffe mit überdestillieren. Also muß man versuchen, sie auf eine andere Weise zu trennen. Man setzt Kalkbrei (die billigste Base) hinzu und verwandelt dadurch die Essigsäure in ihr festes Kalksalz, welches mäßiges Erhitzen verträgt und in ziemlich reinem Zustand zurückbleibt, wenn man die anderen Bestandteile abdestilliert. Diese Salzform der Essigsäure bietet auch den Vorteil, daß man sie durch Umkristallisieren (vgl. das 6. Kapitel!) reinigen kann. Um daraus wieder Essigsäure, und zwar in ganz reiner Beschaffenheit, zu erhalten, braucht man den essigsauren Kalk nur mit verdünnter Schwefelsäure zu destillieren. Die „Essigessenz“ des Handels wird häufig so dargestellt, ist also ein Produkt der Holzschwelerei. Ihr fehlen natürlich die aromatischen Stoffe, welche der „natürliche“ Essig enthält, den man durch saure Gärung alkoholischer Flüssigkeiten gewinnt. Solcher Essig ist aber teurer, und zwar nicht bloß wegen der teureren Ausgangsstoffe, sondern auch deshalb, weil Gärungsessig in der Regel nicht mehr als 4–5 % Essigsäure enthält (ein höherer Gehalt wirkt lähmend auf den Erreger der Essiggärung). Wenn man also im Handel Essigessenz mit 30 % Essigsäure gekauft hat, so kann man sicher sein, daß sie aus Holz gemacht ist.

Wir müssen nun unsere Aufmerksamkeit auch den Rückständen der Leuchtgasgewinnung schenken, dem Koks. Koks und Steinkohle zeigen gegeneinander sehr wichtige Unterschiede. Beide sind ungemein wichtige Brennstoffe, beide in ihrer Art unersetzlich, von beiden kann keiner den anderen vertreten. Die Steinkohle brennt mit Flamme, der Koks glüht nur. Aus diesem Grunde kann der Koks seine wirksamste Hitze nur unmittelbar da entwickeln, wo er liegt. Die Flammen der brennenden Steinkohle dagegen tragen ihre Hitze so weit, als sie reichen. Sie umspülen die Bratröhre und das Wasserschiff des Herdes, und sie tragen ihre Wärme auch zu denjenigen Kochstellen der Herdplatte, welche vom Rost weit entfernt sind. Ganz unentbehrlich sind die Steinkohlen wegen ihrer Flammenbildung für die großen Muffel- und Tiegelöfen der keramischen und der chemischen Industrie; denn diese Öfen heizen sehr große Räume mit Feuerungen, welche verhältnismäßig sehr klein sind. Dies ist also ein großer Vorteil der Steinkohlen vor dem Koks. Aber diesem Vorteil stehen bedeutende Nachteile gegenüber: Die Steinkohle erweicht in der Wärme teigartig und bildet infolgedessen auf dem Rost dicke und große Klumpen. Diese breiigen Klumpen können natürlich nur an ihrer Außenseite brennen, weil das Innere für die Verbrennungsluft unzugänglich ist. Deshalb ist das Schüren großer Feuerungen mit Steinkohle nicht so ganz einfach und erfordert Übung und Sachkenntnis vom Heizer. Im Gegensatz zum Koks erzeugt die Steinkohle da, wo sie brennt, also auf dem Rost, zunächst am wenigsten Hitze, weil die verdampfenden Teerbestandteile einen großen Teil der Wärme zur Vergasung beanspruchen. Erst wenn die Kohle ihre flüchtigen Bestandteile verloren hat und ganz verkokt ist, gibt sie auch auf dem Rost eine große Hitze.

Abb. 33. Durchschnitt durch einen Koksvergaser.

Die Steinkohle neigt dazu, in der Hitze zu zerspringen; sie zerfällt in Blätter und Staub, welche der Verbrennungsluft den Durchgang erschweren und welche das Erweichen und Zusammenbacken zu großen Kuchen begünstigen. Man erzielt daher mit groben und staubfreien Steinkohlenbrocken viel bessere Ergebnisse als mit kleinstückiger Ware; Staub und Grus von Steinkohle ist überhaupt wertlos, weil er in der Hitze sofort zu unverbrennlichen Kuchen zusammenbackt. Aber auch grobe Stücke können nur auf flachen Herden mit weit getrennten Roststäben verbrannt werden, nicht aber in Füllöfen. Beschickt man einen Füllofen mit Steinkohle, so geht das Feuer nach einiger Zeit ganz aus, weil sich der enge Schacht des Füllofens durch einen teerigen Kuchen verstopft, der keine Verbrennungsluft hindurchläßt. Für solche Ofenarten ist das beste Brennmaterial Koks. Infolge seiner lockeren Beschaffenheit, und weil er alle teerigen Bestandteile bereits verloren hat, gestattet er der Luft ungehinderten Durchgang und brennt daher am besten in dicker, hoher Aufschüttung, wie z. B. in den bekannten Füllöfen für Zimmerheizung. Auf flachen Herden Koks zu schüren, ist nicht ratsam, weil dieses Brennmaterial bei guten Zugverhältnissen unmittelbar auf dem Rost eine so gewaltige Hitze liefert, daß der Schlackenrückstand mit den Roststäben verschmilzt. Der Rost wird dadurch sehr schnell unbrauchbar. Aus diesem Grund ist es unmöglich, große technische Ofenanlagen, welche für Steinkohlen eingerichtet sind, mit Koks zu heizen. Nun sprechen aber viele Umstände dagegen, die Steinkohle als solche zum Heizen zu verwenden. Denn wir haben oben gesehen, welch ungeheure Mengen wertvoller Stoffe da mitverbrannt werden, die wir als Farben, Arzneimittel und Rohstoffe der chemischen Industrie wirklich nützlicher anwenden können. Dazu kommt der Umstand, daß wir mit unseren Kohlen keine Verschwendung treiben dürfen, weil die Kohlenlager der Erde recht deutlich ihrer Erschöpfung entgegengehen. Denn selbst wenn unsere Industrie nicht von Jahr zu Jahr mehr Kohlen verbrauchte, so würden doch die deutschen Kohlen in 700–800 Jahren (die sächsischen schon in 100), die englischen in 600–700 Jahren zu Ende gehen. Also handelt es sich für uns darum, die vorhandenen Kohlenmengen so wirtschaftlich als möglich auszunützen. Dies geschieht erfahrungsgemäß am besten dadurch, daß man sie in Gas, Teer und Koks zerlegt und auch den Koks zum Teil wieder in Gasform umwandelt. Denn Gas ist und bleibt der idealste aller Brennstoffe, weil er rauch-, ruß- und aschenfrei verbrannt werden kann. Die Zerlegung der Kohle in Gas, Teerprodukte und Koks ist also schon eine Art Veredlungsprozeß, der durch die Vergasung des Koks vollends beendet wird. Diese Vergasung des Koks erfolgt in den sogenannten Generatoren dadurch, daß man einen Turm voll Koks am unteren Ende entzündet und nun von unten nach oben Luft durchbläst, während gleichzeitig von oben Wasser auf den Koks tropft. Am oberen Ende entweicht dann aus dem Turm ein Strom brennbaren Gases. Dieses Gas, Generatorgas genannt, besteht allerdings zum Teil aus dem unverbrennlichen und daher wertlosen Stickstoff der eingeblasenen Luft; außerdem enthält es aber die brennbaren Gase Wasserstoff und Kohlenoxyd. Die chemischen Vorgänge, welche dabei stattfinden, sind folgende: Zunächst bildet sich über dem Rost (Abb. 33), da, wo die Gebläseluft auf den glühenden Koks einwirkt, das wertlose Kohlensäuregas als Verbrennungsprodukt der Kohle. Dieses Kohlensäuregas besteht aus einer Verbindung von einem Atom Kohlenstoff mit zwei Atomen Sauerstoff. Sobald aber etwa die untere Hälfte des Generatorinhalts in Glut geraten ist, muß das gebildete Kohlensäuregas über glühenden Koks streichen. Dabei nimmt es noch ein Atom Kohlenstoff auf und verwandelt sich in brennbares Kohlenoxydgas. In der untersten Zone, dicht über dem Rost, wo helle Weißglut herrscht, findet außer der Bildung des Kohlensäuregases noch ein zweiter Vorgang statt, nämlich die Zerlegung des von oben zugeführten Wassers durch die glühende Kohle in Wasserstoffgas und Kohlenoxyd. Denn der Sauerstoff des Wassers verbindet sich mit der glühenden Kohle zu Kohlenoxyd. Die Zerlegung des Wassers ist ein endothermischer Vorgang, also ein Prozeß, bei welchem Wärme verbraucht wird. Bläst man z. B. Wasserdampf über glühenden Koks, so verschwindet die Glut sehr schnell, und die Kohlen werden schwarz. Das dabei entstehende Gasgemisch von Wasserstoff und Kohlenoxyd wäre von höchstem Brennwert, weil es gar keine unverbrennlichen Bestandteile (Luftstickstoff) enthält; aber da sich bei seiner Bildung die Glut schnell abkühlt, kann man dieses reine „Wassergas“ technisch leider nur portionenweise und in geringen Mengen gewinnen. Dann muß man den Wasserdampfstrom abstellen und Luft einblasen, um die erkaltenden Kohlen wieder in Weißglut zu bringen, bevor man von neuem Wasserdampf darauf wirken läßt. Bei unserem oben beschriebenen Generator für „Mischgas“ ist dies aber nicht notwendig, weil die weißglühenden Kohlen nicht mit Wasser allein, sondern zugleich mit Luft in Berührung kommen. Da muß nur die Wasserzuführung so geregelt und eingestellt werden, daß durch die Zerlegung des Wassers nicht ganz so viel Wärme verbraucht wird, als durch die Einwirkung der Luft auf den Koks gebildet wird.

So erhält man aus einem Kilogramm gewöhnlichem Koks 1,13 Kubikmeter Wassergas und 3,13 Kubikmeter Generatorgas, welche zusammen (als Mischgas) 84 % der Verbrennungswärme des Koks in sich tragen. 16 % der Heizkraft des Koks gehen also bei seiner Vergasung verloren. Dieser Verlust ist aber praktisch deshalb bedeutungslos, weil beim direkten Verfeuern von Koks in den Öfen meistens viel mehr als 16 % von seinem Brennwert verloren gehen, während Gasfeuerungen mit außerordentlicher Sparsamkeit und fast ohne alle Verluste arbeiten. Rechnet man dazu noch die anderen, wiederholt genannten Vorteile der Gasfeuerungen, so versteht man leicht die immer ausgebreitetere Verwendung von Vergasungsapparaten in der Technik. Auch muß man bedenken, daß 1 Kilogramm guter Kohle gegen 0,3 Kubikmeter Leuchtgas liefert und sich durch den Wert dieses Gases und der Teerprodukte allein schon besser bezahlt macht, als wenn man es direkt verfeuert. Die Verkokung der Kohle und die Vergasung des Koks bilden also zusammen einen Veredelungsprozeß, der für unsere Zukunft von der größten Bedeutung sein wird. Hat man doch schon allen Ernstes daran gedacht, die Kohlen in Zukunft gleich an den Gruben so zu vergasen und, statt die Kohlen auf Eisenbahnzügen durch das Land zu schicken, gewaltige Gasleitungen für Kraft- und Leuchtgas zu erbauen und die Städte von den Kohlengruben aus mit Gas zu versorgen. Denn die Transportkosten verteuern die Kohlen durchschnittlich so, daß sie im Lande mehr als doppelt so viel kosten als an der Förderstelle. Deutschland verbraucht täglich für etwa 2¼ Millionen Mark Kohlen, welche an den Gruben, unmittelbar nach ihrer Förderung, erst etwa 1 Million Mark kosten. Aber zurzeit wogt noch ein unentschiedener Streit zwischen den Fachleuten, ob derartige riesengroße Vergasungsanlagen nebst den dazu gehörigen Leitungen nicht durch ihre Amortisation die Kosten des Gases um soviel verteuern, daß der Unternehmer gegenüber der direkten Verfeuerung keinen wesentlichen Gewinn hätte. Aber selbst in diesem Falle würde die Zentralisation der Vergasung doch den Vorteil bieten, daß mit unseren Kohlenvorräten sparsamer umgegangen würde. Denn gegenwärtig gehen noch unverantwortlich große Brennstoffmengen als Rauch und Ruß in die Luft.

Die gasförmige Gestalt eines Brennstoffes hat noch einen anderen Vorzug: man kann damit Explosionsmotoren treiben. Wir haben schon früher auf die Bedeutung der Hochofengichtgase hingewiesen, welche so lange unbenutzt in die Luft entwichen sind und jetzt zum Betrieb von Riesengasmotoren dienen. Die Erfindung dieser Motoren für Gasmischungen von sehr geringem Brennwert gründet sich auf den Gedanken, daß sich der Brennwert solcher Mischungen unter Druck, also in verdichtetem Zustand, erhöht. Man kann z. B. zeigen, daß eine sehr luftreiche Mischung von Leuchtgas und Luft, welche im gewöhnlichen (nicht zusammengepreßten) Zustande nicht mehr explosiv ist, beim Zusammenpressen auf ⅓ oder ¼ ihres Raumes die Fähigkeit erlangt, beim Anzünden heftig zu explodieren. Die weitere Entwicklung dieser Riesengasmotoren wird vielleicht auf die Lösung eines anderen Problems Einfluß gewinnen, welche zur Streckung unserer Kohlenvorräte beitragen könnte: die Ausnützung des Torfs unserer Moore.

2. Das Erdöl.

Im Mittelalter wurden als Brennstoffe allein Holz und Holzkohlen benutzt; um die Mitte des 18. Jahrhunderts fing man an, die Steinkohlen zu benutzen; aber erst tief im 19. Jahrhundert wurde man auf das Erdöl aufmerksam. Noch 1843 kostete in Pittsburg der Liter Erdöl 1 Mark, und erst in den Jahren 1859–61 wurden dort so viele Ölbrunnen erbohrt, daß die Produktion in Pennsylvanien allein auf 2 Millionen Fässer anschwoll, so daß das Faß zu 160 Liter Inhalt an Ort und Stelle nur noch 10 Cents kostete! Freilich hatte man schon vorher, um 1850 herum, in Deutschland und Österreich viel Lampenöl durch Braunkohlen- und Teerschwelerei gewonnen und hatte bereits geeignete Lampen erfunden, um diese Öle darin zu brennen: es waren die Schnittbrennerlampen, die man noch heute in ländlichen Haushaltungen antrifft, die Vorläufer unserer modernen (und doch schon wieder unmodernen) Petroleumlampen. Jetzt beträgt die gesamte Erdölgewinnung in den Vereinigten Staaten etwa 170 Millionen Zentner, im Kaukasus 140 Millionen, in Galizien 4 Millionen, in Rumänien 2 Millionen Zentner jährlich.

Abb. 34. Alte Schnittbrennerlampe im Durchschnitt.

Die Erdölquellen haben die Eigentümlichkeit, nach einiger Zeit (z. B. 3 Jahren) zu versiegen. Jedoch haben einige von ihnen trotzdem einen ungeheuren Ertrag gegeben. So lieferte die Mammutquelle von Baku anfangs pro Stunde nicht weniger als 100 000 Zentner Röhöl, welches in einem über 60 Meter hohen Strahl aus dem Bohrloch sprang.

Die Frage, wie so ungeheure Mengen Erdöl entstanden sein können, wird verschieden beantwortet. Die größte Wahrscheinlichkeit hat die Theorie von Müller und Engler, welche im Rohpetroleum das umgewandelte Fett von Fischen, Schnecken und Muscheln erblickt. Denn nicht bloß ist es Engler gelungen, durch Erhitzen von Fischtran unter hohem Druck Rohpetroleum künstlich darzustellen, sondern es wurde auch beobachtet, daß die Petroleumquellen stets versteinerte Reste von solchen Meerestieren und salzhaltiges Wasser auswerfen.

Das rohe Erdöl bildet eine dunkelbraune oder schwarze, etwas dickliche Flüssigkeit, für die man lange Zeit keine andere Verwendung hatte, als daß man damit durch Einreiben des Haarbodens die Läuse vertrieb. Als Lampenöl war es nicht bloß durch seine schmierige Beschaffenheit, sondern auch wegen seiner Feuergefährlichkeit unbrauchbar; Rohöl brennt in den Lampen flackernd und rußend, verschlackt den Docht sehr schnell und gibt zu häufigen und sehr gefährlichen Explosionen Anlaß. Ein schlechteres Füllungsmittel für Petroleumlampen könnte kaum künstlich zusammengestellt werden. Trotzdem ist gerade dieses rohe Erdöl seit einiger Zeit einer der allerwichtigsten Brennstoffe geworden: man betreibt damit die riesigen Explosionsmotoren der Kriegsschiffe. Das Öl wird in Gestalt eines feinen Nebels, mit Luft vermischt, im Zylinder zur Explosion gebracht, wodurch der Kolben herausgetrieben und das Schwungrad in Umdrehung versetzt wird. Allein, diese Anwendung des Rohöls ist doch eine rechte Vergeudung, vergleichbar dem Verheizen der Steinkohle. Denn wie aus dieser, so lassen sich auch aus dem Rohöl durch Destillation eine Menge der wichtigsten Stoffe gewinnen: Petroleumäther, Gasolin, Benzin, Lampenpetroleum, Ligroin, Schmieröl, Vaseline, Paraffin. Alle diese Stoffe bestehen nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff, unterscheiden sich aber durch ihre Siedepunkte in der Weise, daß Petroleumäther am leichtesten siedet (zwischen 40 ° und 70 °), und daß der Siedepunkt in der angegebenen Reihenfolge immer höher steigt. Schon vom Lampenpetroleum ab muß die Destillation unter vermindertem Druck, also unter der Luftpumpe, vorgenommen werden, weil bei gewöhnlichem Druck Zersetzung eintritt. Wenn man Lampenpetroleum in einer gewöhnlichen Retorte mit Vorlage destillieren würde, wie wir es früher mit der Salpetersäure machten (Abb. 10), so würden wir aus einem Liter Lampenpetroleum vielleicht ¾ Liter Destillat erhalten; der Rest würde sich zu einem Gemisch brennbarer Gase zersetzen. Pumpt man aber während der Destillation die Luft aus der Retorte und Vorlage, so wird die Ausbeute bedeutend größer. In noch höherem Grade gilt dies für die Destillation der feinen Maschinenöle, welche daher seit einiger Zeit unter der amerikanischen Bezeichnung „Vacuum-Oil“ in den Handel kommen.

Die Reinigung oder „Raffinierung“ des Rohpetroleums geschieht jedoch nicht bloß durch Destillation, sondern außerdem noch durch eine chemische Behandlung mit konzentrierter Schwefelsäure, mit Wasser, Soda und Natronlauge. Schüttelt man nämlich Rohöl andauernd mit konzentrierter, noch besser mit rauchender Schwefelsäure, so wird es allmählich wasserhell, während sich die Säure schwarz färbt. Dabei werden alle braunen Farbstoffe des Rohöls durch die Säure in harzige Massen verwandelt, welche dann ausgewaschen werden. Man macht diese Reinigung jedoch erst mit den Destillaten, um nicht zuviel Säure zu verbrauchen. Schließlich entfernt man den Säureüberschuß aus dem Öl durch Schütteln mit Natronlauge und diese durch Nachbehandlung mit Wasser. Immerhin können von dieser Reinigung Spuren der Säure im Petroleum und sogar im Maschinenöl verbleiben und bewirken, daß die damit geölten Maschinenteile später rosten. Mit Petroleum geputztes Eisen rostet aus diesem Grund ganz bestimmt nach kurzer Zeit. Man muß daher das Petroleum von blanken Eisenteilen stets wieder durch Benzin abwaschen, bevor man als endgültigen Rostschutz feines, säurefreies Vakuumöl anwendet.

Im allgemeinen kann man rechnen, daß man aus dem Rohöl etwa 5–7 % Gasolin und Benzin und etwa 40 % Lampenpetroleum gewinnt. Der Rest besteht aus den schweren, paraffinhaltigen Schmierölen und aus Asphalt.

Das Benzin benützt man bekanntlich als Betriebsstoff für Automobile, in zweiter Linie zum Auflösen von Fetten und Ölen in der chemischen Industrie und in der chemischen Wäscherei. Man könnte, wenn es nicht zu teuer wäre, auch die Hände mit Benzin sehr sauber waschen; der Schmutz wird nämlich in der Wäsche und an den Händen hauptsächlich durch Fett festgehalten und fällt wie Staub ab, sobald man das Fett durch Benzin auflöst.

Das Gasolin dient, wie sein Name andeutet, zur Erzeugung von Gas. Wenn man nämlich in eine leere Flasche ein wenig Gasolin bringt und dann die Flasche schüttelt, so entsteht nicht, wie man erwarten sollte, eine explosive Mischung von Luft und Gasolindampf, sondern man kann das Gemisch ohne Sorge anzünden: es brennt ruhig, ohne zu explodieren, mit leuchtender Flamme, wie Gas. Dies hat seinen Grund darin, daß die Luft viel mehr Gasolindampf in sich aufnimmt, als sie durch ihren geringen Sauerstoffgehalt verbrennen kann. Das Gemisch verhält sich also beim Anzünden so, als ob es bloß Gasolindampf wäre. Die Luft spielt dabei nur die Rolle eines Trägers, eines Mittels, das das Gasolin zum Verdampfen zwingt. Die Abb. 35 verdeutlicht uns das Prinzip, auf welchem die Gasolingas- oder Leuchtgas-Apparate beruhen: ein Gefäß A ist zur Hälfte mit Gasolin gefüllt. Durch das Rohr a, welches bis auf den Boden des Gefäßes reicht, wird ein Luftstrom eingeblasen, der sich beim Durchgang durch das Gasolin ganz mit dem Dampf dieser Flüssigkeit sättigt. Er verläßt das Gefäß durch das Rohr b und kann am oberen Ende dieses Rohrs angezündet werden. Gasolingas ist nicht wesentlich teurer als Leuchtgas, hat aber den Vorzug, nicht giftig zu sein. Es eignet sich sehr gut zur Beleuchtung und als Kochgas für einzelne Villen usw., welche keinen Anschluß an Leuchtgas bekommen können. —

Abb. 35. Ein einfacher Gaserzeugungsapparat (mit Gasolinfüllung).

Wichtige Dinge sind über das Petroleum als Beleuchtungsmittel zu sagen. Petroleum, Benzin, Spiritus sind bekannt als brennbare und daher feuergefährliche Flüssigkeiten; aber brennbar und brennbar ist doch zweierlei, und es ist kein kleiner Triumph der Technik und der Gesetzgebung, daß sie dem Petroleum die Eigenschaft der Brennbarkeit belassen und ihm die der Feuergefährlichkeit in hohem Grade benommen haben. Dies ist eine Sache, die sich ganz gut mit Alfred Nobels Tat vergleichen läßt, der dem Nitroglyzerin durch die Erfindung des Dynamits seine Gefährlichkeit nahm, ohne seine Sprengkraft wesentlich einzuschränken. Mit dem Petroleum verhält es sich aber so: wenn man eine Kaffeetasse mit Petroleum füllt und ein brennendes Zündholz hineintaucht, so geht das Zündholz aus. Nimmt man aber Rohpetroleum oder Benzin oder guten Spiritus statt des Petroleums, so geht das Zündholz nicht aus, und der ganze Tasseninhalt brennt lichterloh. Die Ursache ist, daß diese verschiedenen Flüssigkeiten durch die Hitze recht verschieden schnell verdampft werden. Wenn nämlich eine Flüssigkeit brennen soll, muß immer zuerst die Dampfschicht entzündet werden, welche über der Flüssigkeit lagert. Flüssigkeiten, auf welchen bei gewöhnlicher Temperatur keine merkliche Dampfschicht lagert, können sich daher auch nicht entzünden, wenn man ein brennendes Zündholz in sie taucht. So ist es mit dem Lampenpetroleum. Dagegen verdampft Benzin schon bei gewöhnlicher Temperatur so stark, daß es stets mit einer Schicht brennbarer Dämpfe überlagert ist. Ein angenähertes Zündholz bringt diese Dämpfe, und mit ihnen die Flüssigkeit, sofort zum Brennen. Dasselbe tritt mit Mischungen von Petroleum und Benzin ein. Rohpetroleum ist eine solche Mischung. Aus dem Lampenpetroleum dagegen sind durch Destillation alle diejenigen Kohlenwasserstoffe entfernt, welche bei gewöhnlicher Temperatur brennbare Dämpfe bilden. Erhitzt man aber Lampenpetroleum auf, ich glaube 28 °, so entwickeln sich solche Dämpfe, und das Petroleum entzündet sich nun sofort auf der ganzen Fläche, wenn man ihm ein brennendes Zündholz nähert. Diese Dinge sind von großer Wichtigkeit für die Entscheidung der Frage, ob Petroleumlampen feuergefährlich sind. Solange das Petroleum nicht die Temperatur des „Entflammungspunktes“ (28 °) erreicht, kann das Feuer auch nicht vom Docht aus auf die Füllung des Behälters überspringen; die Lampe kann nicht explodieren, weil über dem Petroleum keine entzündliche Dampfschicht lagert. Der Entflammungspunkt ist nun in Deutschland gesetzlich so hoch gelegt, daß sich das Petroleum in richtig gebauten Lampen niemals bis zu ihm erwärmen kann. Wenn trotzdem noch manchmal Petroleumlampenexplosionen vorkommen, so sind daran ungünstige Nebenumstände schuld. Z. B. pflegen die Mechaniker, wenn sie Fahrradteile mit Petroleum geputzt haben, das Petroleum mit Benzin abzuspülen. Solches benzinhaltiges Petroleum wird dann manchmal aus Sparsamkeitsgründen noch in die Lampe gefüllt. Dies ist außerordentlich gefährlich und sollte unter keinen Umständen geduldet werden. Auch sollte man niemals Petroleumlampen auf den Ofen stellen.

Unsere besondere Aufmerksamkeit verdient im Zusammenhang mit dem soeben Gesagten die Wirkung des Lampendochts. Diese Wirkung, das Aufsaugen des Petroleums, ist eine physikalische Erscheinung, welche zu den Haarröhrchenwirkungen gehört und auf den Gesetzen der Oberflächenspannung beruht. Wir haben diese an anderer Stelle ausführlich besprochen. Aber am Docht gibt es auch außerdem noch manches Merkwürdige. Ein neu eingezogener Docht kann länger als eine Stunde gebrannt werden, ohne daß er oben schwarz wird. Warum verkohlt er nicht? — Warum verkohlt er später? — Diese beiden Tatsachen scheinen einander zu widersprechen. Außerdem müssen wir uns auch darüber wundern, daß das Petroleum am Docht sofort durch ein Zündholz entflammt wird, während dasselbe Zündholz in einer Tasse voll Petroleum sich auslöscht.

Abb. 36. Zur Erklärung der Saugwirkung des Dochtes. In den drei Glasröhren 1, 2, 3 steigt das Wasser um so höher, je enger sie sind.

Abb. 37. Ein Sandhäufchen inmitten eines Tellers voll Petroleum brennt mit hoher Flamme.

Zunächst wollen wir uns durch einen einfachen Versuch überzeugen, daß es gar nicht der Docht ist, welcher in der Lampe brennt, sondern allein das Petroleum in den Poren des Dochtes. Wir schütten zu diesem Zweck auf einen Teller ein Häufchen Sand, gießen rings um dasselbe in den Teller eine Schicht Petroleum, und zünden nun das Sandhäufchen an. So unglaublich das klingt, es geht: der Sand brennt ruhig, mit großer, schwelender Flamme. Natürlich brennt hier in Wirklichkeit der Sand so wenig, wie dort der Docht in der Petroleumlampe, sondern es ist allein das Petroleum, welches in beiden Fällen brennt. Der Docht braucht also gar nicht aus einem brennbaren Stoff zu sein, es ist sozusagen reiner Zufall, daß die Baumwolle neben der Saugkraft, die sie zum Docht geeignet macht, auch noch die Eigenschaft der Brennbarkeit hat. Es ist also nicht so, als ob das Petroleum nur deshalb am Docht leichter brennte, weil der Docht gleichsam ein bißchen mitbrennt. Der Docht brennt nicht mit, sondern das Petroleum brennt ganz allein, dasselbe Petroleum, in welchem ein eingetauchtes Zündholz verlischt, ohne es zum Brennen zu bringen. Dieser scheinbare Widerspruch klärt sich durch folgende Betrachtung auf: jeder Stoff, der ganz dicht an eine Flamme gehalten wird, wird durch die strahlende Wärme dieser Flamme erhitzt. Dieses Erhitzen erfolgt besonders leicht, wenn man den betreffenden Stoff auf eine Unterlage aufstreicht, von welcher die Wärme zurückgestrahlt wird. Der Stoff befindet sich dann zwischen der Unterlage und der Flamme im Kreuzfeuer der Wärmestrahlen. Dies ist die Lage des Petroleums am oberen Dochtende einer brennenden Lampe: der Docht ist die Unterlage, welche von der Flamme durch eine ganz dünne Schicht Petroleum getrennt ist. Deshalb erhitzt die strahlende Wärme diese dünne Ölschicht fast augenblicklich auf den Entflammungspunkt, so daß fortwährend brennbare Dämpfe da sind. Das verdampfende Petroleum hält dabei den Docht so kühl, daß er gar nicht selbst zum Brennen kommen kann. Wie wenig der Docht erwärmt wird, kann man durch zwei sehr verblüffende Versuche beweisen: wenn man nämlich statt des Sandhäufchens ein gleiches aus Magnesiumpulver errichtet, welches bekanntlich sehr leicht und heftig brennt, so kann man diesen Magnesiumdocht ebenso anzünden, und das Petroleum brennt darauf ebenso wie auf Sand, ohne daß auch nur eine Spur des Magnesiums verbrennt. Noch auffälliger ist es aber, daß man auch trockene Schießbaumwolle, diesen gefährlichen Explosivstoff, ohne alle Gefahr als Docht für Petroleum verwenden kann. Man fragt sich angesichts dieser Tatsachen, wie es nur möglich ist, daß die Dochte schließlich, bei längerem Gebrauch, am oberen Ende doch verkohlen. Dies erklärt sich aber leicht aus folgender Überlegung: Das obere Dochtende ist die Verdampfungsstelle für eine große Menge Erdöl; obgleich dieses Erdöl im Handel in sehr reiner Beschaffenheit vorkommt, hinterläßt es beim Verdampfen doch geringe Rückstände, zumal da es sich ja beim Erhitzen unter gewöhnlichem Druck etwas zersetzt. Diese harzigen oder teerigen Rückstände verstopfen die Poren des Dochts und bewirken dadurch eine Verminderung der Kühlung, weil aus den verstopften Teilen weniger Öl verdampft. So kommt es, daß diese Teile durch die Flamme stärker erhitzt und verkohlt werden. —

Mit dieser etwas altväterisch scheinenden Untersuchung des Dochtes wollen wir unsere Betrachtung über das Erdöl schließen. Wir wollen auch im Scheine der elektrischen und Gasglühlichtlampen nicht vergessen, daß die gewaltigen Produktions- und Exportziffern der Erdölindustrie deutlich genug beweisen, daß die Stunde der Petroleumlampe noch nicht geschlagen hat.