Der technische Kalkkreislauf

Technischer Kalkkreislauf – Chemie

Kalk oder Kalkstein ist ein natürlicher Rohstoff. Deutschland besitzt große Kalksteinbrüche, in denen meist über Tage Kalk abgebaut wird. Für die Weiterverarbeitung wird der Kalk in ein Kalkwerk transportiert. Kalk ist besonders für die Bauwirtschaft ein wichtiger natürlicher Baustoff, der z. B. zur Herstellung von Putz oder Mörtel verwendet wird. Bei der technischen Weiterverarbeitung des natürlichen Kalksteins fallen keine schädlichen Abfallprodukte an.

Diese Vorgänge bezeichnet man auch als sogenannten technischen Kalkkreislauf. Aber warum spricht man von einem technischen Kreislauf des Kalks? Und was ist der technische Kalkkreislauf überhaupt? Das sehen wir uns im folgenden Text genauer an.

Was ist der technische Kalkkreislauf? – Definition

Kalk (Chemie) besteht hauptsächlich aus Calciumcarbonat ($\ce{CaCO3}$) in Form der Mineralien Calcit und Aragonit. Beide Mineralien unterscheiden sich vor allem in ihrer kristallinen Struktur. Es gibt einen natürlichen Kalkkreislauf und einen technischen Kalkkreislauf. Wie der Name schon verrät, beschreibt der natürliche Kalkkreislauf die Vorgänge und die Wanderung der Calciumionen in der Natur. Beim technischen Kalkkreislauf handelt es sich um die technische Umwandlung des natürlichen Rohstoffs Kalkstein.

Wie funktioniert der technische Kalkkreislauf? – Erklärung

Im Folgenden erklären wir dir, wie in drei Schritten aus dem Rohstoff Kalk Stoffe gewonnen werden, die vielseitig in der Bauwirtschaft – aber auch in anderen Bereichen – eingesetzt werden können.

Im technischen Kalkkreislauf spielen also die Stoffe Kalkstein, Branntkalk und Löschkalk eine Rolle.

1. Schritt des technischen Kalkkreislaufs – Brennen

Der erste Schritt beim technischen Kalkkreislauf beginnt mit dem Brennen des Kalks. Kalkstein wird dabei auf $\pu{1 000 °C}$ erhitzt. In diesem ersten Schritt des technischen Kalkkreislaufs entsteht der sogenannte Branntkalk. Da für das Brennen eine ständige Energiezufuhr in Form von Wärme notwendig ist, spricht man hier von einer endothermen Reaktion. Der Branntkalk ist stark ätzend und wird auch als Calciumoxid ($\ce{CaO}$) bezeichnet.

Die Reaktionsgleichung für diesen ersten Schritt beim technischen Kalkkreislauf lautet:

$\ce{CaCO3 -> CaO + CO2}$ (endotherm)

2. Schritt des technischen Kalkkreislaufs – Löschen

Beim zweiten Schritt im technischen Kalkkreislauf wird dem Branntkalk Wasser zugesetzt. Durch das Wasser wird der Branntkalk gelöscht und das entstandene Produkt wird als Löschkalk bezeichnet. Das Löschen ist anders als das Brennen eine exotherme Reaktion, da Energie in Form von Wärme wieder freigesetzt wird. Dabei kommt es zur Verdunstung des Wassers. Der im technischen Kalkkreislauf entstandene Löschkalk ist, wie der Branntkalk, stark ätzend und wird als Calciumhydroxid ($\ce{Ca(OH)2}$) bezeichnet.

Die Reaktionsgleichung für diesen zweiten Schritt beim technischen Kalkkreislauf lautet:

$\ce{CaO + H2O -> Ca(OH)2}$ (exotherm)

Der so hergestellte Löschkalk wird vor allem als Bindemittel in verschiedenen Baustoffen wie beispielsweise Mörtel eingesetzt.

3. Schritt des technischen Kalkkreislaufs – Abbinden

Der technische Kalkkreislauf schließt sich im dritten Schritt, dem sogenannten Abbinden.
Dabei verbindet sich das Calciumhydroxid ($\ce{Ca(OH)2}$), also der Löschkalk, mit dem Kohlenstoffdioxid ($\ce{CO2}$) aus der Luft und wird wieder zu Calciumcarbonat ($\ce{CaCO3}$) bzw. Kalk.

Die Reaktionsgleichung für diesen dritten Schritt beim technischen Kalkkreislauf lautet:

$\ce{Ca(OH)2 + CO2 ->CaCO3 + H2O}$ (exotherm)

Der technische Kreislauf schließt sich hier also. Der Löschkalk wird beim Abbinden wieder zu Kalkstein, indem das im ersten Schritt beim Brennen entstandene Kohlenstoffdioxid aus der Luft nun wieder mit Calciumhydroxid zu Kalk reagiert. Das Wasser verdunstet und der Mörtel härtet aus. Im technischen Kalkkreislauf entstehen somit keinerlei schädliche Nebenprodukte.

Technischer Kalkkreislauf – Zusammenfassung

Kalk ist ein natürlicher Rohstoff, der vielseitig in der Baubranche und in anderen Bereichen eingesetzt wird. Die technische Verarbeitung findet in drei Schritten statt: Brennen, Löschen und Abbinden. Beim Kalkkreislauf entstehen keine Abfallprodukte.

In der folgenden Tabelle erklären wir dir nochmals zusammenfassend die wichtigsten Schritte des technischen Kalkkreislaufs.

Auf dieser Seite findest du zusätzlich noch interaktive Übungen zum Technischen Kalkkreislauf. Du kannst dein neu gewonnenes Wissen also direkt testen. Viel Spaß!