Goldgräberstimmung auf der Müllkippe
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| Quelle:Pixabay |
Metalle schürfen – da denkt man an Goldgräberromantik und den Kampf um Claims im verschneiten Alaska, vielleicht auch an riesige Tagebaue in Südamerika oder abgeholzte Regenwälder im Kongo. Den wenigsten kommt dabei die städtische Müllkippe oder der kommunale Recyclinghof in den Sinn. Doch genau darum geht es beim Urban Mining – dem „Schürfen in der Stadt“.
Urban Mining bedeutet, dass wertvolle Rohstoffe – meist Metalle – aus Gebäuden, Elektronikschrott und sonstigem Abfall zurückgewonnen werden. Zwar sind in vielen Geräten nur sehr geringe Mengen von Edelmetallen zu finden, aber diese Edelmetalle sind bereits aufbereitet und sehr sauber. Zudem weiß man weiß genau, an welchen Stellen man sie findet (z. B. im Prozessor eines Computers oder im Katalysator eines Autos). Und angesichts der riesigen Anzahl von Geräten, die auf dem Markt sind, kommt dann eben doch eine gewaltige Menge an Rohstoffen zusammen. Gemessen am Aufwand, der betrieben werden muss, um Rohstoffe aus der Erde zu gewinnen, anzureichern und aufzubereiten, ist Urban Mining inzwischen ein sehr attraktiver Weg.
Gewinnt man Rohstoffe aus natürlichen Quellen (wie zum Beispiel aus der Erzmine), spricht man von Primärrohstoffen, wenn sie aus bereits bestehenden Produkten zurückgewonnen werden, spricht man von Sekundärrohstoffen.
Frage (Klassenstufen 7-Q)
Welcher Rohstoff kann nicht aus sekundären Quellen gewonnen werden?
a: Glas
b: (manche) Kunststoffe
c: Metalle
d: Kohle
Lösung:
d: Kohle
Dass Platin im Autokatalysator ist, weiß fast jeder. Aber auch viele andere, teilweise sehr seltene Elemente, spielen in technischen Geräten eine große Rolle (das wisst ihr bereits aus der ersten Frage der Woche):
| Element | Jahresproduktion | Nutzung (Beispiele) |
| Cobalt | 58.000 t | Wiederaufladbare Batterien |
| Indium | 480 t | LCD-Bildschirme, Halbleiter / LEDs |
| Selen | 1.400 t | Kopierer, elektrooptische Geräte, Solarzellen |
| Silber | 20.000 t | elektronische Kontakte, Schalter, Leitungen |
Wählt die richtigen Antworten im folgenden Text aus:
Alle genannten Elementen haben gemeinsam, dass es sich um
a: Gase
b: Metalle
c: Mineralien
Lösung:
b: Metalle
Einige haben sich bei uns gemeldet. Ja - ihr habt recht! Selen ist kein Metall, sondern wird (bestenfalls) zu den Halbmetallen gezählt. Das ist uns durchgerutscht und wir werden deshalb auch "Mineralien" als Antwort gelten lassen.
handelt. Typisch Eigenschaften von Metallen sind neben dem metallischen Glanz und der Verformbarkeit vor allem die
a: niedrige
b: hohe
c: nicht vorhandene
Lösung:
b: hohe
Leitfähigkeit für Wärme und Elektrizität. Erklären lassen sich diese Eigenschaften durch das
a: Elektronengasmodell
b: Flüssigkristallmodell
c: Salzmodell
Lösung:
a: Elektronengasmodell
Danach liegen die Atomkerne in einer regelmäßigen dichtesten Kugelpackung, während die Elektronen dazwischen frei beweglich sind. Der Metallcharakter der Elemente im Periodensystem von rechts oben nach links unten
a: nimmt zu
b: nimmt ab
c: bleibt konstant
Lösung:
a: nimmt zu
Man kann Metalle nach ihrer Stellung im Periodensystem einordnen; da gibt es z. B. die Erdalkalimetalle
a: 1. Hauptgruppe
b: 2. Hauptgruppe
c: 4. Nebengruppe
Lösung:
b: 2. Hauptgruppe
oder die Kupfermetalle
a: 1. Hauptgruppe
b: 2. Hauptgruppe
c: 1. Nebengruppe
Lösung:
c: 1. Nebengruppe
Häufig verwendet wird auch die Einordnung nach „unedlen“ und „edlen“ Metallen, die vom
a: Schmelzpunkt
b: Redoxpotential
Lösung:
b: Redoxpotential
abhängt. Schon sehr lange nutzt man die besonderen Eigenschaften der Metalle aus der Kupfergruppe, die in der Natur auch gediegen, das heißt als Elemente vorkommen. Man nennt sie wegen ihrer Verwendung auch
a: Waffenmetalle
b: Münzmetalle
Lösung:
b: Münzmetalle
Besonders in den letzten Jahren sind zahlreiche Metalle der Lanthanoiden-Reihe technisch wichtig geworden. Da sie zur Zeit ihrer Entdeckung zuerst in Mineralien gefunden wurden, die nicht sehr häufig vorkamen, nennt man sie auch.
a: Alkalimetalle
b: Superedelmetalle
c: Seltenerdmetalle
Lösung:
c: Seltenerdmetalle
Frage (Klassenstufen 8-10, E und Q)
Rohstoff Kupfer
Bei der primären Rohstoffgewinnung werden Metalle und andere Elemente aus Erzen gewonnen. Dazu werden die Erze chemisch und thermisch aufgeschlossen und in ihre reine Form gebracht. Manche Rohstoffminen sind bereits vollständig abgebaut oder die Konzentration der Zielstoffe ist so niedrig, dass die Aufarbeitung sehr aufwändig ist. Deshalb werden sekundäre Rohstoffquellen immer interessanter. Kupfer wird zum Beispiel primär aus den Erzen Chalkopyrit, Chalkosin oder Bornit gewonnen.
Welche sekundären Rohstoffquellen für Kupfer gibt es? Hier sind einige Quellen aufgeführt, aber nicht aus allen kann man Kupfer (rück-)gewinnen. Kreuzt drei sekundäre Rohstoffquellen für Kupfer an:
a: Elektroschrott
b: Kabel allgemein
c: Stanniolpapier
d: Zementfliesen
e: Autos
f: Abriss von Gebäuden (vor allem Kabel und Rohre), alte Wasserleitungen
g: Wellblech
Lösung:
rivhtig sind Antwort: a: Elektroschrott b: Kabel allgemein e: Autos f: Abriss von Gebäuden (vor allem Kabel und Rohre), alte Wasserleitungen
Warum ist die Kupfergewinnung aus sekundären Rohstoffquellen günstiger und besser für die Umwelt und das Klima? (2 Antworten) Anmerkung: Als Antworten können wir nicht „besser für Umwelt und Klima“ gelten lassen, da das schon in der Frage steht.
Lösung:
Lösung:
Mögliche Antworten - Kupfergewinnung aus sekundären Rohstoffquellen benötigt nur 20% der Energie (bzw. spart 80% ein) gegenüber der Gewinnung aus primären Rohstoffquellen, damit wird gleichzeitig auch nur 20% CO2 ausgestoßen (bei fossiler Energiebereitstellung) - Es wird Müll vermieden. Da Kupfer nicht verbrannt werden kann wie z.B. Plastik muss es deponiert werden. - Weniger Umweltzerstörung durch den Abbau von Erzen (z.B. Waldrodungen)
Frage (Klassenstufen 9-10, E und Q)
Rohstoff Phosphor/Phosphat
Phosphor ist ein wichtiges Element, das zum Beispiel in Knochen, Zähnen und der DNA enthalten ist. In der Natur kommt es als Phosphat vor. Nicht nur Menschen, sondern auch Pflanzen brauchen es zum Leben.
Welche Aussagen zu Phosphor sind richtig?
a: Rohphosphat ist oft stark mit Uran und Cadmium belastet. Dies führt zu einem höheren Gehalt an Schwermetallen in landwirtschaftlich genutzten Böden und dem Grundwasser.
b: Phosphate werden überwiegend in der Nahrungsmittelindustrie als Konservierungs- oder Trennmittel verwendet.
c: Weltweit gehen die Phosphorvorkommen durch den Abbau immer stärker zurück. Wenn weiter so viel Phosphor verbraucht wird, reichen die Reserven noch maximal 300 Jahre, wahrscheinlich aber deutlich weniger.
d: Je geringer der Gehalt an Phosphor im Boden, desto größer ist der Energiebedarf und die Umweltbelastung, um Rohphosphor aus primären Rohstoffquellen zu gewinnen.
e: Der Phosphatbedarf in Deutschland wird zu ca. 50 % aus sekundären Phosphorquellen wie zum Beispiel Klärschlämmen und Schlachtabfällen gewonnen.
Lösung:
Richtig sind a., c. und d. Falsch sind b. Phosphate werden hauptsächlich in der Düngemittelindustrie verwendet. Und e. Der Phosphatbedarf in Deutschland könnte rein rechnerisch bis zu 50 % aus sekundären Phosphorquellen wie zum Beispiel Klärschlämmen und Schlachtabfällen gewonnen werden, technische Verfahren dazu sind größtenteils noch in Forschung und Entwicklungsstadium. Aktuell wird ein sehr geringer Bruchteil des Phosphatbedarfs durch sekundäre Phosphorquellen gedeckt.
Frage (Klassenstufen 10, E und Q)
Kunststoffe als Rohstoffe „Zieht die Colaflaschen an...“
Getränkeflaschen aus dem Kunststoff PET (chemisch: Polyethylentherephthalat, im Textilbereich: Polyester) sind auf dem Vormarsch. Und das nicht nur, weil sie so geschmacksneutral wie Glas, sondern auch viel leichter sind. PET muss nicht auf dem Müll landen, sondern kann sehr vielfältig wiederverwendet werden. Wichtig ist bei der Sammlung leerer PET-Flaschen, dass diese möglichst rein sind. Nur dann können sie bei der Verwertung wieder zu Getränkeflaschen verarbeitet warden. Material, das nicht im Lebensmittelbereich eingesetzt werden kann, wandert meist in die Textilfaserproduktion. Wer in seiner Winterjacke eine wärmedämmende Füllung aus Polyester hat – und das sind die meisten – trägt dann wohl rezyklierte Getränkeflaschen. PET wird je nach Anwendung in zwei „Qualitäten“ verwendet: amorph oder teilkristallin. Für Getränkeflaschen wird teilkristallines PET eingesetzt.
Was bedeuten die Begriffe „amorph“ und „teilkristallin“?
amorph:
Lösung:
Der Begriff „amorph“ kommt aus dem Griechischen und bedeutet „ohne Gestalt“. Bei einem amorphen Material sind die Moleküle ungeordnet.
teilkristallin:
Lösung:
Von teilkristallin spricht man, wenn ein Teil des Materials kristallisiert ist und in molekularer Größenordnung geordnete Bereiche vorliegen.
Frage (Klassenstufen E und Q)
Wie kann man aus einem amorphen Material ein teilkristallines herstellen?
Lösung:
Amorphes PET lässt sich durch Erwärmen in teilkristallines PET umwandeln.
Frage (Klassenstufe Q)
PET wird vor seiner ersten Nutzung aus Erdöl oder Erdgas produziert. Aus rund 1,9 kg Rohöl entsteht etwa 1 kg PET. Die Ausgangschemikalien zur PET-Herstellung sind Terephthalsäure (manchmal auch Terephthalsäuremethylester) und Ethylenglykol. Die Bildung des Kunststoffs daraus wird Polykondensation genannt.
Markiere die beiden Edukte (Ausgangsstoffe) zur Polykondensation von Polyethylenterephthalat.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Lösung:
1.
(richtig)Terephthalsäure Terephthalsäure ist ein weißes kristallines Pulver und gehört zu der Stoffgruppe der aromatischen Dicarbonsäuren. Terephthalsäure ist ein Ausgangsstoff der PET-Synthese. 2.
(falsch) 1-Naphthol 1-Naphthol ist ein farbloser Feststoff mit charakteristischem Geruch. 3.
(falsch) Methionin Methionin ist neben Cysteine die einzig schwefelhaltige Aminosäure. 4.
(richtig) Ethylenglykol Ethylenglykol ist eine farblose, zähe Flüssigkeit, die in purer Form die Augen und die Atemwege reizt. Neben der PET-Synthese findet Ethylenglykol Verwendung als Frostschutzmittel. 5.
(falsch) Diese Verbindung ist frei erfunden. 6.
(falsch) Ethanol Ethanol oder Ethylalkohol ist der Stoff, den alle Welt kurz „Alkohol“ nennt. Ethanol ist farblos und für seine berauschende Wirkung bekannt.