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StartseiteForschung aktuellFarbige Flammen ohne Gift10.09.2014

FeuerwerkFarbige Flammen ohne Gift

Wo kommen eigentlich die bunten Farben von Feuerwerken oder Signalfackeln her? Es sind giftige Metall- und Schwermetall-Verbindungen, die für den schönen Schein sorgen. Forscher aus München und den USA wollen die Gesundheitsgefahr verringern: Sie entwickeln ungiftige Alternativen.

Von Martina Preiner

Über der Quadriga auf dem Brandenburger Tor in Berlin ist ein Feuerwerk zu sehen. (picture alliance / dpa / Britta Pedersen)
Als Zuschauer solcher Spektakel bekommt man eher selten hohe Dosen der Chemikalien ab. (picture alliance / dpa / Britta Pedersen)
Weiterführende Information

Feuerwerksmuseum - Von der Waffe zum kulturellen Vergnügen (Deutschlandfunk, Kultur heute, 29.12.2013)
Silvesterfeuerwerke mit Nachspiel (Deutschlandfunk, Verbrauchertipp, 30.12.2005)

Es ist ein wahres Feuerwerk an Metall- und Schwermetall-Verbindungen, die für die Farben am Nachthimmel sorgen. Stronziumchlorid sorgt für rote Farbe, Kupferchlorid für blau, Bariumchlorid für grün.

Hinzukommen die chemischen Verbindungen, die für das Feuer im Feuerwerk verantwortlich sind: Oxidatoren wie die sogenannten Perchlorate. Unterm Strich heißt das: jede Menge fragwürdige Substanzen, die in die Umwelt gelangen. Als Zuschauer solcher Spektakel bekommt man eher selten hohe Dosen der Chemikalien ab. Anders sieht es bei Soldaten aus, die mit den kleinen Brüdern des Feuerwerks hantieren.

"Die Signalfackeln gehören zu den lichterzeugenden Pyrotechnika, ähnlich wie das Feuerwerk. Nur mit dem Unterschied, dass es sich bei Signalfackeln um handgehaltene Gegenstände handelt. Also der Soldat hält die Fackel in der Hand um eine Position von Stress oder Hilfe auszudrücken und ist im Gegensatz zum Feuerwerk sehr dicht an so einer Fackel dran."

Ungiftige Alternativen gesucht

Thomas Klapötke von der LMU München arbeitet zusammen mit Forschern der US-Army an weniger giftigen Alternativen zu Schwermetallen und Chlor-Verbindungen. Nicht nur im Kampfeinsatz, sondern auch im tagtäglichen Training benutzen Rekruten die pyrotechnischen Stäbe - die unmittelbare, regelmäßige Belastung mit toxischen Verbindungen ist hier also nicht zu vermeiden. So ist bei grünen Signalfackeln und auch grünem Feuerwerk das Schwermetall Barium der Farbgeber, der Feuergeber ist Perchlorat, ebenfalls eine bedenkliche Komponente.

"Das liegt daran, dass Perchlorat ungefähr die gleiche Größe wie Iodid besitzt und wenn wir das Perchlorat in den Körper aufnehmen substituiert es das Iodid in der Schilddrüse. Glücklicherweise ist das reversibel und wenn man Iodtabletten nimmt, geht das wieder raus, aber es ist sicherlich nicht gesundheitsförderlich. Also unterm Strich: Das Schwermetall Barium und der Oxidator Perchlorat sollten ersetzt werden durch weniger toxikologisch bedenkliche Substanzen. Man möchte also alles etwas grüner, etwas verträglicher für den Menschen und auch für die Umwelt machen."

Grünes Feuerwerk

Und tatsächlich ist die weniger giftige Variante, die Klapötkes Mitarbeiter und amerikanische Forscher gemeinsam entwickelt haben im doppelten Sinne des Wortes grüner. Ausgangsprodukt für die Farbe ist das gesundheitlich und ökologisch weitgehend unbedenkliche Element Bor - in Kombination mit Karbid, einer negativ geladenen Form des Kohlenstoffs.

"Borcarbid tritt in der Natur nicht auf, es ist eine chemisch hergestellte Verbindung, sie ist außerordentlich hart. Sie wird als Schleifmittel eingesetzt, vor allem auch als Werkstoff - sie wird in Highend-Golfschlägern eingesetzt."

Oder auch als Material für Schutzhüllen jeglicher Art. Für das nötige Feuer sorgt bei Klapötkes Mischung nicht Perchlorat, sondern Trinitroethylborat - ebenfalls eine Borverbindung, die das energiereiche Element Stickstoff enthält. Brennt das harte Borcarbid ab, geht Bor eine Verbindung mit Sauerstoff ein, die wiederum grünes Licht abgibt - sogar grüner als jemals ein Farbgeber in der Pyrotechnik zuvor.

Die Toxizität dieser brennenden Mischung ist weit geringer als die der Barium-Perchlorat-Kombination. Über 1000 verschiedene chemische Ansätze hat eine Doktorandin von Klapötke benötigt, um die richtige, vor allem auch stabile Mischung von Feuer- und Farbgeber zu finden. Schließlich sollen die Signalfackeln nicht schon entflammen, wenn man sie anstößt. Ähnliches haben die Chemiker auch für die rote und blaue Flammenfärbung geschafft.

Auch für zivile Einsätze

Auch wenn die Entwicklung ihre Ursprünge im Militärischen hat, hofft Klapötke, dass sich die Erkenntnisse auf den zivilen Einsatz ausweiten lassen.

"Ich sehe da auch ein großes Potenzial für Feuerwerke. In den USA gibt es auch schon eine Firma, die sich mit umweltfreundlicheren Feuerwerken beschäftigt. Der Preis ist eigentlich die limitierende Größe, im Moment. Feuerwerke werden häufig aus dem Ausland importiert und sind extrem billig. Und man könnte sie auch schon heute umweltfreundlicher und gesünder machen, aber dann wäre ungefähr der Faktor 10 drin. Dann kann ich voraussagen, dass praktisch kein Verbraucher das zehnmal so teure kaufen wird. Bei uns schaut man noch drüber weg, aber es wird sicherlich noch der Zeitpunkt kommen, wo man stärker auf die Ökologie und die Toxikologie achten wird." 

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