Der natürliche Kalkkreislauf

Der natürliche Kalkkreislauf ist ein fundamentaler geologischer Prozess, der die Landschaft und marine Ökosysteme prägt. Kalk, ein gesteinsbildendes Material, ist in der Natur weit verbreitet und unterliegt ständigen Veränderungen. Die Verwitterung von Kalkstein führt zur Bildung von Spalten und Höhlen, die charakteristisch für Karstlandschaften wie den Südharz und die Sächsische Schweiz sind.

Der Kreislauf beginnt mit der Reaktion von Kohlendioxid und Wasser zu Kohlensäure. Diese Kohlensäure zersetzt dann Kalkstein (Calciumcarbonat) zu Calciumhydrogencarbonat. Der umgekehrte Vorgang tritt ein, wenn Wasser verdunstet und Kohlenstoffdioxid entweicht, wobei Calciumcarbonat (Kalk) zurückbleibt. Dies schließt den Kreislauf.

Example: In Tropfsteinhöhlen fließt Wasser herab und verdunstet langsam. Dabei reagieren Calcium-Ionen und Hydrogencarbonat-Ionen zu Kalkstein, was zur Bildung von Tropfsteinen führt.

Highlight: Meerestiere wie Korallen, Schnecken, Muscheln und Kleinkrebse nutzen im Wasser gelöstes Calciumhydrogencarbonat, um ihre Kalkgehäuse aufzubauen, wobei sie Kohlenstoffdioxid und Wasser abgeben.

Die Bedeutung des natürlichen Kalkkreislaufs ist vielfältig:

1. Er ermöglicht den Schalenaufbau von Meerestieren.
2. Kalkgebirge lösen sich über Millionen von Jahren auf, während neue Kalkschichten durch Ablagerungen von Schalen entstehen.
3. Er ist verantwortlich für die Bildung von Tropfsteinhöhlen.
4. Der Kreislauf trägt zum natürlichen Kohlenstoffdioxidanteil in der Luft bei.
5. Er beeinflusst die Verwitterung von Gebäuden, die mit Kalkmörtel verputzt sind.

Highlight: Der natürliche Kalkkreislauf ist für den Menschen sehr wichtig, da Calcium für den Muskelaufbau benötigt wird.

Der technische Kalkkreislauf

Der technische Kalkkreislauf ist ein industrieller Prozess, der die Eigenschaften von Kalk für verschiedene Anwendungen, insbesondere im Baugewerbe, nutzt. Dieser Kreislauf umfasst mehrere Schritte, die die Umwandlung von Kalk in verschiedene Formen beinhalten.

1. Kalkbrennen: Calciumcarbonat (Kalk) wird im Kalkofen bei 1000°C gebrannt. Dabei entweicht Kohlenstoffdioxid, und es entsteht Branntkalk (Calciumoxid).

   Definition: Branntkalk ist Calciumoxid, das durch das Brennen von Kalkstein entsteht.

2. Kalklöschen: Wasser wird zum Branntkalk gegeben, wodurch Löschkalk (Calciumhydroxid) entsteht. Die Menge des zugegebenen Wassers bestimmt die Konsistenz des Produkts:

   • Wenig Wasser führt zu einer unvollständigen Ablöschung und ergibt ein lockeres, weißes Pulver.
   • Viel Wasser führt zur Bildung von Sumpfkalk oder Kalkmilch.

3. Abbindung des Löschkalks: Kohlenstoffdioxid reagiert mit dem Löschkalk, wodurch der Kalk fest wird und der technische Kalkkreislauf sich schließt.

Example: Im Baugewerbe wird Putz aus Löschkalk hergestellt. Für mehr Festigkeit im Mauerwerk wird Sand zugemischt, was zu Kalkmörtel führt.

Vocabulary: Kalkmörtel ist eine Mischung aus Löschkalk, Sand und Wasser, die zum Mauern verwendet wird.

Der Abbindeprozess des Mörtels ist ein langsamer Vorgang, bei dem Kohlenstoffdioxid durch die Mörtelfugen hindurchdringen muss. Dies erklärt, warum in Neubauwohnungen ständig gelüftet werden muss, damit das entstehende Wasser entweichen kann.

Highlight: Eine interessante Anwendung des technischen Kalkkreislaufs findet sich in der Freskotechnik, einer Form der Wandmalerei.

Der technische Kalkkreislauf ist von großer Bedeutung für die Bauindustrie und demonstriert, wie chemische Prozesse in der Praxis genutzt werden können.