Sand Wo kommen die Rohstoffe her

Rohstoffe
Rohstoffe sind natürlich
vorkommende Stoffe tierischer,
pflanzlicher oder
mineralischer Herkunft.
Rohstoffe werden im oberoder unterirdischen Bergbau
gewonnen.
1. organische Stoffe: Kohle, Torf,
Erdgas, Erdöl
2. Minerale: Salz, Fluorit, Asbest, Talk,
Quarz, Edelsteine
3. Steine und Erden: Kies, Sandstein,
Kalk, Ton, Schiefer, Mergel, Gips
4. Erze: Eisen, Blei, Edelmetalle
Rohstoffe entstammen aus den unterschiedlichen Bereichen der Geosphären.
Aus der Biosphäre werden die pflanzlichen
und tierischen Stoffe, aus der Hydrosphäre
das Wasser und der Fisch, aus der Atmosphäre der Sauerstoff und aus der Lithosphäre die mineralischen Rohstoffe gewonnen. Orte der Erdoberfläche, an denen sich
Rohstoffe angereichert haben heissen
Lagerstätten.
Rohstoffe wurden vom Menschen
von Beginn seiner Existenz an gewonnen,
genutzt und gehandelt. Ganze Epochen der
Ur- und Frühgeschichte wie die Steinzeit,
die Bronzezeit oder die Eisenzeit sind
nach einzelnen Rohstoffen benannt.
In der Neuzeit steigen seit Beginn der industriellen
Revolution der Bedarf und die Ansprüche an Rohstoffen
stetig an. Mit wachsenden Kenntnissen in der Geologie,
Chemie und Werkstofftechnik wurden immer mehr
Rohstoffe und Rohstoffvorkommen entdeckt und neue
Nutzungsmöglichkeiten erfunden.
Die Ausbeutung der natürlichen Ressourcen zur
Rohstoffgewinnung im großen Maßstab führt zu Umweltproblemen, die langfristig die Existenzgrundlage der
Menschheit bedrohen können. Beispiele sind die Wüstenbildung durch großflächige Rodungen und Überweidung
oder die Zerstörung kompletter Ökosysteme im
Kohle-Tagebau.
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Diamanten
Wo kommen die Rohstoffe her
Diamanten sind im Erdinneren unter sehr hohen Drucken von ca. 40’000 Atü
und Temperaturen von über 1’200 Grad Celsius entstanden. Solche Bedingungen
herrschen im Erdmantel in Tiefen von 150 Kilometern in der Zone des "Oberen Mantels".
Diamanten wurden durch vulkanische Tätigkeit an die Erdoberfläche befördert.
Die durch die vulkanischen Eruptionen entstandenen Aufhäufungen (im Vulkankegel)
wurden durch die Erosion abgetragen, sodass letztlich eine Art abgeschnittener
Schornstein aus Kimberlit zurückblieb - dies nennt man eine " pipe ".
Die Erosion der vulkanischen Pipes durch Wasser, Wind, starke Temperaturschwankungen und andere Einwirkungen bewirken eine Beförderung des diamanthaltigen
Gesteins durch Bäche und Flüsse zu neuen Lagerstätten.
Um ein Karat (= 0,2 Gramm) Rohdiamant aus einer primären
Lagerstätte (pipe) zu gewinnen, sind durchschnittlich etwa 4 - 5 Tonnen
Gestein zu fördern und zu bearbeiten: zerkleinern, sortieren und zu
waschen. Die Ergiebigkeit ist aber von Mine zu Mine stark unterschiedlich, was sowohl die Menge als auch den Wert der geförderten
Diamanten betrifft.
Der "Blue Hope" ist ein dunkel stahlblauer Diamant
mit einem Gewicht von 45,52 Kt. und wurde in der
Kollur Mine in Golconda, Indien gefunden.
Der Rohdiamant wog 112 Kt. Im Moment befindet
sich dieser Diamant in der „Smithsonian Institution“
in Washington D.C., USA.
Der Millennium Star ist ein tropfenförmig
geschliffener Diamant mit einem Gewicht von
204,04 Kt. Er ist der weltweit zweitgrößte Diamant
des Farbgrades D, innerlich und äußerlich lupenrein
mit perfekten Proportionen. Der größte ist der
273.15 karätige Centenary. Der Rohdiamant des
Millennium Star wog die magische Zahl von 777 Kt.
Der Rohdiamant wurde 1990 im Mbuji-Mayi
Distrikt in Zaire (Republik von Kongo) in angeschwemmten Ablagerungen entdeckt und
von De Beers käuflich erworben.
Erdmantel
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Eisen
Wo kommen die Rohstoffe her
Magmatische Entstehung
Eisen ist zusammen mit Nickel wahrscheinlich der
Hauptbestandteil des Erdkerns. Mit einem Anteil von 4,7 %
ist Eisen aber auch eines der häufigsten Elemente der
Erdkruste.
Erzlagerstätten sind häufig magmatischen Ursprungs.
In geologisch aktiven Gebieten dringt Magma mit einem
hohen Anteil an wertvollen Metallen in die Erdkruste ein. Bei
der Abkühlung des Magmas kommt es zur Auskristallisation
der Minerale und zur Entstehung von Erzlagerstätten.
Eisen ist heutzutage eines der am meisten genutzten Metalle der
Welt. Leider ist der Eisengehalt in Gesteinen sehr gering, obwohl Eisen
eines der häufigsten Stoffe der Erde ist. Es lohnt sich erst das Eisen
aus Eisenerz zu gewinnen, wenn der Gehalt mindestens 20% beträgt.
Durch den Hochofen wird es ermöglicht, Eisenerze zu Roheisen zu
reduzieren und von Begleitstoffen, der so genannten Gangart, zu trennen.
Im Amazonasurwald Brasiliens, in der Serra dos Carajás, befindet
sich die größte Eisenerzlagerstätte der Welt mit geschätzten 17 Milliarden
Tonnen Bänder-Eisenerz, das in einem riesigen Tagebau gewonnen wird.
Weitere bedeutende erzliefernde Staaten sind Australien, die
Volksrepublik China, Russland und Indien. Zusammen liefern sie
etwa 70 % des Weltbedarfs.
Erdmantel / Erdkern
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Erdöl
Wo kommen die Rohstoffe her
Erdöl ist ein natürliches Gemisch aus verschiedenen Kohlenwasserstoffen.
Entstanden ist Erdöl aus abgestorbenen pflanzlichen und tierischen Lebewesen, deren
Überreste auf den Meeres- oder Seeboden sanken und dort von Sedimenten eingehüllt
wurden. Unter Sauerstoffabschluss, Druck und Wärme erfolgten dann ihre Zersetzung
und die allmähliche Umwandlung in Erdgas und Erdöl.
Erdöl wird durch Bohrungen an Land und im Wasser (Bohrinseln) gefördert.
Der Transport erfolgt in Öltankern, Tanklastwagen, Kesselwagen und Pipelines. In Erdölraffinerien wird das Rohöl zu verschiedenen Fertigprodukten verarbeitet. Die als Energieträger verwendeten Produkte können grob in die beiden Hauptkategorien Brennstoffe
(Heizöle, Petrolkoks) und Treibstoffe (Benzin, Diesel, Flugpetrol) eingeteilt werden.
Daneben wird Erdöl aber auch in der chemischen Industrie unter anderem zur Herstellung
von Kunststoffen verwendet.
Die grössten Erdölförderer sind heute Saudi-Arabien, Russland, USA, Iran, Mexiko
und China. Die OPEC (Organisation Erdöl exportierender Staaten) trägt insgesamt
rund 42% zur Weltproduktion bei.
Erdkruste
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Gold
Wo kommen die Rohstoffe her
Ein Metall aus der Tiefe der Erde
Zu Aristoteles Zeiten glaubte man, dass Silber irgendwann zu Gold reife. Bei den Inkas
standen gefundene Goldnuggets für die Tränen der Götter und im Mittelalter führte man die
Entstehung von Metallen auf die Strahlen von Sonne und Mond zurück. Heute gibt die
Herkunft von Gold kaum noch Anlass zu Spekulationen: Geologen nehmen an, dass durch
die Verschiebung der tektonischen Erdplatten, die unsere Erdoberfläche bilden, das Gestein
tief in der Erde aufgeschmolzen wird.
Durch diese aufsteigenden, heißflüssigen Massen, das Magma, wird Gold aus dem Erdinneren in die oberen Schichten transportiert und lagert sich auf der Erdkruste ab.
Im Wesentlichen kennt man zwei Quellen von Gold: die Ablagerungen im Flussbett oder
an Flussbiegungen und der Bergbau.
Seltenheit und höchste Beständigkeit
Gold ist besonders wertvoll, weil es äußerst selten und nur in kleinen Mengen vorkommt.
Im Durchschnitt muss man zwischen 4 und 6 Tonnen Gestein zermahlen, um eine
Unze (31,103 Gramm) Gold zu gewinnen. Gold bleibt immer Gold. Weder rostet es, noch
oxydiert es. Damit bewahrt Gold seine Farbe, seinen Glanz und seine Beschaffenheit.
Goldgewinnung: Aufwendig und teuer
Zu Lande oder zu Wasser - der Goldabbau ist ein mühsames Unterfangen. Die erfolgreichste, aber kostspieligste Methode, ist heute der Abbau unter Tage. Die tiefsten Goldbergwerke
der Welt befinden sich in Südafrika, wo man bereits in 4’000 bis 6’000 Meter Tiefe gräbt.
Gold ist 19-mal schwerer als Wasser, daher lagert es sich in seichten Flussbetten leicht ab.
Der erfahrene Goldwäscher versteht sich auf das Auffinden solcher Stellen und siebt aus
dem groben Kies zunächst den Grobsand, später dann die kleineren Minerale und
Metallpartikel heraus.
Der größte Goldfund wurde in Südafrika, am Witwatersrand, gemacht. Seit dort vor ungefähr 100 Jahren das erste Gold gefunden wurde, hat man in diesem 240 Kilometer langen
Gebiet bisher über 30’000 Tonnen Gold gefördert - 31 % von allem jemals gewonnen Gold!
Erdkruste
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Holz
Wo kommen die Rohstoffe her
Holz ist einer der am vielseitigsten verwendbaren Rohstoffe überhaupt.
Die weltweit jährlich produzierte Holzmenge übersteigt die Menge an produziertem Stahl,
Aluminium und Beton deutlich. Daneben zählt Holz zu den nachhaltigen Rohstoff- bzw.
Energiequellen, sofern die genutzte nicht die nachwachsende Menge übersteigt.
Holz wird entweder als Schnittholz, als Furnier, als Holzwerkstoff oder als Faserstoff verarbeitet. Schnittholz und Furnier werden durch Holztrocknung und anschließende Konditionierung
auf die jeweilige Verwendungsfeuchte gebracht.
Circa 30 % der Erde ist mit Wald bedeckt, was eine Fläche von ungefähr 3,9 Milliarden
Hektar ergibt. Die Gesamtmenge der weltweit in den Wäldern akkumulierten Holzmasse wurde
von der FAO für das Jahr 2005 auf etwa 422 Gigatonnen geschätzt. Nicht zu Unrecht werden
die Wälder als ”grüne Lunge” bezeichnet, da durch die Fotosynthese der Bäume der Sauerstoffgehalt der Luft aufrechterhalten wird. Als Fotosynthese wird der Prozess bezeichnet, in
welchem CO2 in O2, also Kohlendioxyd in Sauerstoff umgewandelt wird. Jährlich werden
derzeit 3,2 Milliarden Kubikmeter Rohholz eingeschlagen, davon fast die Hälfte in
den Ländern der Tropen.
Aufforstung - ein natürlicher Weg Erosion aufzuhalten
Ein natürlicher Weg die Erosion aufzuhalten ist die Aufforstung. Die Wurzeln des Baumes
verfestigen die Bodendecke, speichern Regenwasser und verhindern so die Abtragung von
Erde. Deshalb gilt es die Abrodung der Wälder auf der Erde aufzuhalten und das
ökologische Gleichgewicht der Erde zu erhalten.
Biosphäre
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Reis
Wo kommen die Rohstoffe her
Der traditionelle Anbau
Alte Bilder zeigen Wasserbüffel auf den Feldern, die den Pflug durch den zähen Schlamm
ziehen. Dabei werden auch Pflanzenreste sowie anfallender Rinderdung untergepflügt: Eine für
Mensch und Tier mühsame und kräfteraubende Arbeit. Die aufgeworfenen Erdschollen werden
mit Eggen sorgfältig zerkleinert, denn je gleichkörniger die Erde, umso gleichmässiger wird die
Saat aufgehen. Anschliessend wird das Feld ausgeebnet. Deiche werden auf Schäden untersucht
und von Unkraut befreit. Hungrige Enten vertilgen dabei fleissig allerlei
Raupen und Larven von Reisschädlingen.
Nach fünf bis sechs Monaten ist der Reis goldgelb und erntereif. Drei Wochen vor Erntebeginn wird das Wasser abgelassen. Mit Sicheln werden die goldgelben Rispen geschnitten und
anschliessend lose oder gebündelt an der Sonne getrocknet. Beim Dreschen werden die Rispen
auf den Boden oder über Holzgestelle geschlagen. Danach werden die gewonnenen Körner
„geworfelt“, das heisst mit flachen Körben in die Luft geworfen - dabei wird die leichte Spreu
vom Wind davongetragen. Heute werden die Arbeitsgänge von Maschinen erledigt.
Grundnahrungsmittel Reis
Die Getreidearten Weizen, Roggen, Reis, Mais und Hirse sind ein Grundnahrungsmittel
und bilden für einen Großteil der Menschheit eine wichtige Nahrungsgrundlage.
Sie sind Zuchtformen von Süßgräsern.
Heute gibt es weltweit mehr als 8’000 verschiedene Reissorten, die durch Züchtungen an
die Klimaverhältnisse und Bedingungen ihrer Anbauländer angepasst wurden. Die Reispflanze
erreicht eine Höhe von bis zu 1,80 Meter und ist einjährig. Das bedeutet, dass sie jedes
Jahr neu gesät und geerntet wird.
Die essbaren Samen der Reispflanze wachsen an einer schmalen überhängenden Rispe
mit einer einblütigen Ähre, in der mehr als 80 Körner enthalten sein können.
Biosphäre
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Salz
Wo kommen die Rohstoffe her
Die Salzgewinnung ist von den meisten Zivilisationen des Altertums bezeugt.
Es ist jedoch anzunehmen, dass das Salz auch schon früher einen Platz in der Kultur
der Menschen hatte. Schon die Sumerer und Babylonier nutzten Salz zur Konservierung
von Lebensmitteln. Es war überall begehrt und in bestimmten Regionen rar.
Durch Salz wurden viele Städte zu reichen Metropolen.
Salzgewinnung aus dem Meer
Diese Art der Gewinnung ist wohl die älteste.
Meerwasser wird in Teiche (Salzgärten) geleitet, wo das
Wasser unter der Sonneneinstrahlung verdunstet.
Dabei kristallisiert schließlich das Salz aus und kann
abgeschöpft werden. An der Algarve (P), in der Bretagne
(FR) und am Mittelmeer in der Camargue (FR) wird
Meersalz noch heute so gewonnen.
Salinen
Der weitaus größte Teil, etwa zwei Drittel der weltweiten Salzproduktion, wird in Salinen
gewonnen. Die Salzlagerstätten werden dafür an mehreren Stellen angebohrt. In einen Teil der
Bohrlöcher wird Wasser gepumpt - das Salz löst sich auf. Durch die anderen Bohrlöcher kommt
es dann als fast gesättigte Salzlösung (mit einem Salzgehalt von bis zu 35 %) wieder an die
Oberfläche. Beim nachfolgenden Eindampfen bleibt ein äußerst reines und daher hochwertiges
Kochsalz mit einer Reinheit von 98 % und mehr übrig.
Biosphäre
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Sand
Wo kommen die Rohstoffe her
Sand entsteht durch die physikalische und chemische Verwitterung anderer Gesteine.
Ursprüngliches Ausgangsmaterial sind magmatische und metamorphe Gesteine (z. B. Granit),
aus denen die Kristalle der mineralischen Bestandteile herausgelöst werden.
Es ist heute selbstverständlich, dass
mineralische Rohstoffe und die daraus gewonnenen
Produkte bei Bedarf jederzeit in der gewünschten
Menge am gewünschten Ort zur Verfügung stehen.
Dass betrifft nicht nur Kies und Sand, sondern
ebenso Natursteine, Kalk, Gips, Zement oder Ton.
Ob öffentliche, gewerbliche oder private Bauten
wie Wohnungen, Verwaltungs- und Industriegebäude,
Verkehrswege, Schulen, Krankenhäuser oder
Sportstätten – wer würde heute ernsthaft darauf
verzichten wollen?
Sand ist ein Rohstoff für zahllose Produkte
des täglichen Bedarfs (vom Glas bis hin zum
Computerchip).
Sand ist eine Korngrössenbezeichnung
Sand hat eine Korngröße zwischen
0,063 und 2 mm Durchmesser.
Gesteinspartikel grösser als 2 mm werden
als Kies und noch grössere (> 63 mm) als
Steine bezeichnet.
Liegt der Korndurchmesser zwischen 0,063 mm
und 0,0002 mm, sprechen Geowissenschaftler
von Schluff bzw. Silt, bei noch kleineren von Ton.
Biosphäre
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Uranerz
Wo kommen die Rohstoffe her
Uran ist die einzige bekannte, natürlich vorkommende Substanz, die zu einer
nuklearen Kettenreaktion fähig ist!
Kernkraftwerke decken rund 40 % des Schweizerischen Strombedarfs. Sie produzieren
den Strom CO2-frei und tragen damit nicht zur Klimaänderungen bei. Kernkraftwerke laufen rund um
die Uhr mit konstanter Leistung und liefern – wie die Laufkraftwerke – Grundlast- oder Bandenergie. In
einem Kernkraftwerk werden Uranatome kontrolliert gespalten. Mit der dabei entstehenden Wärme wird
Wasserdampf erzeugt. Dieser treibt eine Dampfturbine an, die mit einem stromerzeugenden Generator
gekoppelt ist. Danach wird der Dampf abgekühlt und wieder zu Wasser kondensiert. Das dafür benötigte
Kühlwasser wird entweder einem Fluss entnommen oder in einem Kreislauf über einen
Kühlturm geleitet.
Radioaktivität und radioaktive Strahlung
Radioaktive Strahlung. Man sieht sie nicht. Man hört sie nicht. Und doch ist sie da.
Tag und Nacht - seit Anbeginn. Radioaktivität ist etwas Uraltes. Ein Erbe aus der Zeit als das Universum
entstanden ist. Unsere Erdwärme ist das Produkt von radioaktiven Umwandlungen. Ohne sie wäre unser
Planet eisig, kalt und leblos.
Radioaktivität kann schaden und töten. In der richtigen Dosis und richtig angewandt, kann sie aber
heilen und helfen.
Bei Radioaktivität, wandelt sich ein Atom von selbst in ein anderes Atom um. Damit sich ein
Atom radioaktiv umwandeln kann, muss eine Voraussetzung erfüllt sein - das Atom muss instabil sein.
Nur instabile Atome wandeln sich um – sie alle wollen stabil werden. Stabile Atome dagegen verändern
sich nicht mehr. Sie bleiben so, wie sie sind. Von den 115 heute bekannten chemischen Elementen
kennt man über 2’700 Atomvarianten (Isotope).
Davon sind gerade einmal 249 stabil. Der ganze Rest ist instabil. Und damit radioaktiv.
Bei der Umwandlung entstehen in der Regel zwei neue Atome. Sie unterscheiden sich vom Ursprungsatom: Sie haben andere Eigenschaften und verhalten sich anders. Bei der Umwandlung geschieht noch
etwas anderes. Verschiedene Arten von Atomteilchen werden aus dem Atomkern herausgeschleudert.
Dabei kann auch eine sehr schnelle Art von Lichtenergie entstehen. Die herausgeschleuderten Atomteilchen und das energiereiche Licht bilden allein oder gemeinsam die radioaktive Strahlung.
Radioaktivität ist also die Fähigkeit eines Atoms, sich in ein anderes umzuwandeln. Radioaktive Strahlung
dagegen ist die Energie, die im Augenblick der Umwandlung frei wird.
Erdkruste
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Wasser
Wo kommen die Rohstoffe her
Wasser: Elixier des Lebens
Wasser (H2O) ist eine chemische Verbindung aus den Elementen Sauerstoff (O) und
Wasserstoff (H). Die Bezeichnung Wasser wird besonders für den flüssigen Aggregatzustand
verwendet. Im festen Zustand wird es Eis genannt, im gasförmigen Zustand Wasserdampf
oder einfach nur Dampf.
Wasser macht das Leben überhaupt erst möglich. Doch sauberes Wasser wird
zunehmend ein knappes Gut.
Warum? Naturnahe Bäche, Flüsse, Feuchtgebiete und Seen werden kanalisiert,
trocken gelegt und mit Dämmen zubetoniert. Dünger, Schädlings-Bekämpfungsmittel,
Abwässer und Industrieunfälle verschmutzen das Süsswasser. Für die Stromproduktion,
die Wasserversorgung und zur landwirtschaftlichen Bewässerung wird
Wasser entnommen.
Entstehung des Wassers:
Um die Entstehungsgeschichte von Wasser zu verstehen, ist es notwendig, seine
chemische Formel zu betrachten: H2O. Wasser ist somit eine Verbindung, die aus der
Reaktion der beiden Elemente Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O) entsteht.
Doch woher stammen nun diese beiden Elemente die zur Wasserbildung notwendig sind?
Hierzu müssen wir einen Blick in die Entstehungsgeschichte des Universums werfen.
Die Kerne der Wasserstoffatome, die Protonen, kondensierten sich innerhalb einer
Millionstel Sekunde aus dem Feuerball des Urknalls. Nachdem die Temperatur einige
Zeit später gefallen war, konnten sich die Protonen mit Elektronen verbinden und so
Wasserstoffatome bilden – die erste Komponente des Wassers war somit bereit.
Wasserstoff bildet gleichzeitig die Grundlage für die Entstehung schwererer Elemente
durch den Einfang weiterer Protonen und Neutronen, und in einer Folge von Kernreaktionen,
die als C-N-O-Zyklus bezeichnet wird, entstand schliesslich Sauerstoff - der zweite
Baustein des Wassers. Nun konnten sich diese beiden häufigsten reaktionsfreudigen
Elemente des Universums im interstellaren Raum zu Wasser verbinden. Auf der Erde selbst
erschienen die Ozeane jedoch erst Millionen Jahre nach der Bildung unseres Planeten,
der zuerst eine Kugel aus geschmolzenem Magma war. Die darin gefangenen Gase
wurden nach dem Abkühlen dieses Gesteinsmaterials freigesetzt. Eine Uratmosphäre
aus Kohlendioxid, Stickstoff und Wasserdampf entstand. Alles Wasser der Erde
befand sich zunächst noch am Himmel, doch vor ca. 4 Milliarden Jahren war die
Temperatur ausreichend gesunken, um in einer gewaltigen Urflut unsere heutigen
Ozeane herabregnen zu lassen.
Hydrosphäre