Warum rostet Aluminium nicht?

Obwohl Aluminium das am häufigsten vorkommende Metall auf der Erde ist und über 8 % der Masse des Erdkerns ausmacht, wurde es erst in den 1820er Jahren vom dänischen Physiker Hans Christian Ørsted entdeckt. Das liegt unter anderem daran, dass reines Aluminium in der Natur nicht vorkommt, da es sich leicht mit anderen Elementen wie Sauerstoff verbindet.

Unsere Hauptquelle für Aluminium ist das Sedimentgestein Bauxit. Van der Eijk erklärt: „Es werden etwa vier Kilo Bauxit benötigt, um ein Kilo Aluminiummetall herzustellen. Nach dem Abbau des Bauxiterzes wird Aluminiumoxid gewonnen. Daraufhin werden Aluminium und Sauerstoff mittels elektrischem Strom getrennt, der durch eine geschmolzene Lösung aus Aluminiumoxid und dem Mineral Kryolith geleitet wird, das die Oxidminerale auflöst.“

Erst gegen Ende des 19. Jahrhunderts wurde Aluminium in industriellem Maßstab hergestellt – seine Eigenschaften erwiesen sich als von unschätzbarem Wert. Aluminium ist leicht, sein Gewicht beträgt nur etwa ein Drittel des Gewichts von Stahl. „Außerdem ist es weich und formbar, wodurch es leicht in viele unterschiedliche Erzeugnisse gegossen oder geformt werden kann“, fügt van der Eijk hinzu.

Es wird üblicherweise für Verpackungen (in Dosen und für Aluminiumfolie), Konsumgüter (wie Telefone und Computer), Transportmittel (Autos, Flugzeuge, Schiffe und Züge) sowie Stromleitungen eingesetzt, da es günstiger als Kupfer ist und ein besseres Verhältnis zwischen Leitfähigkeit und Gewicht aufweist.Hier liegt ein Missverständnis vor.

Wenn Eisen Feuchtigkeit und Sauerstoff ausgesetzt wird, bildet sich eine braun-rote, spröde Substanz, die wir Rost nennen. Stahl als Legierung, deren Hauptbestandteil Eisen ist, rostet ebenfalls.

Andere Metalle korrodieren hingegen, wenn sie Sauerstoff oder Wasser ausgesetzt sind, rosten allerdings eigentlich nicht. Denken Sie an die dünne grüne Schicht, die sich auf den Kuppeln von Gebäuden aus Kupfer, Messing oder Bronze bildet.

„Aluminium reagiert sehr schnell mit Sauerstoff und bildet eine dünne Schicht aus Aluminiumoxid auf seiner Oberfläche, die verhindert, dass mehr Sauerstoff an das Metall gelangt, wodurch es geschützt wird“, erklärt van der Eijk.

Aluminium ist deswegen aber nicht unbesiegbar.

Der Kontakt mit Salzwasser kann zu kleinen Löchern, dem sogenannten Lochfraß, führen, und es korrodiert, wenn es alkalischen Umgebungen ausgesetzt wird, ist aber widerstandsfähiger gegen Säure und kann Softdrinks mit einem pH-Wert von weniger als drei standhalten.

„Es ist somit nicht geeignet, wenn es mit nassem Beton kombiniert wird. Wenn Portlandzement mit Wasser hydratisiert wird, um Beton herzustellen, entsteht ein sehr alkalisches Kalziumhydroxid, das zu Rissen im Aluminium führen kann“, bemerkt van der Eijk.Aluminium kann unendlich oft mit geringem Materialverlust recycelt werden. Laut Recycling World bedeutet das: „Diese Eigenschaft der unendlichen Rezyklierbarkeit hat dazu geführt, dass heute rund 75 % der fast eine Milliarde Tonnen Aluminium, die jemals hergestellt wurden, noch immer produktiv genutzt werden.“

Es kann ebenso dazu verwendet werden, weniger nachhaltige Baumaterialien zu ersetzen, wenn sie das Ende ihres Lebenszyklus erreicht haben. Recycling World fügt hinzu: „Das Recycling von Aluminium erfordert bis zu 95 % weniger Energie als die Herstellung von Primärmetall und vermeidet dadurch entsprechende Emissionen, einschließlich Treibhausgasen.“

Darüber hinaus gilt es als ideales Material für den Bau der Infrastruktur für den Übergang zu einer grünen Energie, wie z. B. Solarpaneele und Windturbinen. Für den Verkehr ist es ebenfalls nach wie vor attraktiv, da ein geringeres Fahrzeuggewicht die Emissionen senkt.

Allerdings stellt sich hier die Frage nach der nachhaltigen Produktion.

„Derzeit entsteht bei der Herstellung von jedem Kilogramm Aluminiummetall mehr als ein Kilogramm Rotschlamm, der auf der Mülldeponie landet. Und die Elektrolyse sollte ohne CO2-Emissionen auskommen“, bemerkt van der Eijk.

Das EU-finanzierte Projekt ENSUREAL, an dem van der Eijk beteiligt war, verfolgte genau dieses Ziel. ENSUREAL hat das herkömmliche Pedersen-Produktionsverfahren so verändert, dass es auch für minderwertige Erze geeignet ist, während gleichzeitig Werkstoffe aus Kohlenstoff durch Wasserstoff sowie fossile Kohlenstoffwerkstoffe durch Biokohlenstoffwerkstoffe ersetzt werden, wobei nützliche Nebenerzeugnisse wie Baumaterialien entstehen.

„Aluminium wird schon seit langem als ‚grünes Metall‘ bezeichnet. Auch wenn es dieser Bezeichnung noch nicht ganz gerecht wird, bin ich zuversichtlich, dass es eine Schlüsselrolle in der Kreislaufwirtschaft spielen wird“, so van der Eijk abschließend.

Hier erfahren Sie mehr über die Forschung von van der Eijk: Abfallfreie Produktion von Aluminiumoxid in Europa