Erst Wasser ermöglicht Leben. Es ist eine der naturwissenschaftlich am besten untersuchten chemischen Verbindungen. Wasser prägt sowohl die unbelebte als auch die belebte Natur auf der Erde. Aber im Wasser stecken auch viele wichtige Rohstoffe, die wir gewinnen können. Lasst uns also eintauchen in die Welt des flüssigen Rohstofflieferanten.

 

In natürlichen Gewässern kommt eine Vielzahl von gelösten Salzen vor, die wiederum als Rohstoffe interessant sind. Die Salinität eines Gewässers gibt an, wie hoch sein Salzgehalt ist. Je nach Salzgehalt lassen sich Gewässer in die Typen Meerwasser, Brackwasser oder Süßwasser einteilen.

Ordne die folgenden Gewässer dem passenden Gewässertyp zu.

Bodensee:

Nordsee:

Mündungsbereich der Elbe:

Wie hoch ist der durchschnittliche Salzgehalt der genannten Gewässertypen in %?

Süßwasser

Brackwasser

Meerwasser

Bei welchem der folgenen Wasserarten handelt es sich um das mineralärmste Wasser auf der Erde?
Tipp: Denkt an den Wasserkreislauf!

Was ist chemisch gesehen ein Salz? Füllt den Lückentext mit den vorgegebenen Wörtern aus.

positiv - Elektronenaufnahme - Atome - Ionenbindung - negativ - Elektronenabgabe - Ladungen - Moleküle

Salze sind Verbindungen, die aus Ionen bestehen. Ionen sind elektrisch geladene

oder

. Sie bestehen aus

geladenen Ionen, den Anionen, und

geladenen Ionen, den Kationen. Kationen entstehen durch

und Anionen durch

. Ionen können einfach oder mehrfach geladen sein. In Salzen gleichen sich positive und negative

aus. Die beiden Ionen ordnen sich in einer Gitterform, dem Ionengitter, an. Kation und Anion sind über eine

Welches Salz ist am häufigsten im Meerwasser zu finden und aus welchem Anion und Kation besteht es?

Salz:

Anion:

Kation:

Der durchschnittliche Salzgehalt der Meere liegt bei 3,5 %. Berechne die Stoffmengenkonzentration von Meerwasser unter der Annahme, dass nur Natriumchlorid darin gelöst ist.

Welche Menge (in mol) an NaCl sind in einem kg Meerwasser gelöst?

Dass Speisesalz (unter anderem) aus dem Meer gewonnen wird, wissen wir alle, wird es doch in jedem Supermarkt angeboten. Es ist auch wegen seines zusätzlichen Gehalts von Jodid sehr beliebt. Dieses benötigt unser Körper, zum Beispiel für die Schilddrüse oder in der Schwangerschaft. Neben NaCl und Jodid gibt es aber auch eine große Menge anderer in Wasser gelöster Ionen/Rohstoffe, bei denen eine Aufbereitung zur Gewinnung interessant ist.

 Hier sind drei Rohstoffe beschrieben, die sich aus Wasser gewinnen lassen. Welche sind das?

Die Konzentration dieses an sich sehr weichen Übergangsmetalles im Meerwasser ist recht hoch, so dass man es daraus gewinnen kann. Es wird vor allem in der Stahlherstellung verwendet. Es findet sich zum Beispiel neben Chrom in vielen Werkzeugen.

Dieses Metall kommt ebenfalls im Meerwasser vor. Daneben hat man nun festgestellt, dass es in Wasser, das im Oberrheingraben für Geothermie-Anwendungen aus der Erde gepumpt wird, in recht hoher Konzentration enthalten ist. Erste Projekte laufen, um das Metall aus dem Wasser zu gewinnen. Es ist übrigens so begehrt, dass wir ihm in diesem Wettbewerb noch eine eigene Frage widmen werden.

Auch aus Siedlungswabwässern – also Kläranlagen – lassen sich einige Rohstoffe gewinnen bzw. wiederverwerten: Dieses nichtmetallische Element bildet mit Sauerstoff ein Anion, das man im Abwasser findet. Dort muss es entfernt werden, da es sonst zu Eutrophierung von Gewässern führt. Es wird in großem Stil als Düngemittel benötigt und auch in der Lebensmittelindustrie wird es eingesetzt (Stichwort Schmelzsalze). Die (wirtschaftliche) Gewinnung aus dem Abwasser ist dennoch nicht ganz einfach. Viele Methoden sind in der Erprobung. Die Struvit-Fällung hat es schon zur großtechnischen Umsetzung gebracht.

 

Rohstoffe aus den Tiefen des Meeres

Der Abbau von mineralischen Rohstoffen am Tiefseeboden rückt seit ein paar Jahren wieder stärker in den Fokus. Das liegt vor allem an der verstärkten Erprobung von Abbautechniken vor Ort und dem wachsenden Bedarf an mineralischen Rohstoffen, unter anderem für die klimapolitisch notwendige Energiewende. Zu den wichtigsten Rohstofftypen gehören Manganknollen, Kobaltkrusten und Massivsulfide.

 

Um welchen der genannten Rohstoffe handelt es sich?
Hier eine kurze Beschreibung:

Man findet sie häufig in Gebieten mit hoher vulkanischer Tätigkeit, denn ihr Entstehungsort ist an den Flanken submariner Vulkane. Bei ihnen handelt es sich um steinharte, metallhaltige Schichten, die sich auf den Hängen von untermeerischen Vulkanen bilden.

Sie bedecken große Bereiche des Tiefseebodens im Pazifik und Indischen Ozean und liegen dort lose auf der Oberfläche des Meeresbodens. Die größten Vorkommen findet man in einer Tiefe von 4.000 bis 6.000 m.

Sie bilden sich an submarinen Plattengrenzen. Meerwasser dringt durch Erdspalten in den Meeresboden ein, wird dort auf über 400 °C erwärmt, steigt durch die Erwärmung wieder sehr schnell auf und schießt ins Meer zurück. Dabei transportiert es aus dem Gestein und der Magma gelöste Metalle mit an die Oberfläche. Sie sind zwar am seltesten haben aber den höchsten Wertmetallgehalt.

Kleinstlebewesen wie Bakterien und Algen sind an der Entstehung von Manganknollen und Kobaltkrusten beteiligt und liefern die Initialzündung für die Ansammlung der Metalle. Ist erst einmal ein kleines Samenkorn vorhanden, reichern sich immer neue Metallionen an der Außenschicht an.

Wie nennt man diesen Vorgang?