Sonntag, 31. März 2013

Harvesting Germanium in Plants?

Germanium aus Pflanzen ernten?

Bei der Recherche zum Artikel über die Jagd nach Ressourcen berichtete ich ja bereits über den Versuch, Germanium in Pflanzen anzureichern und daraus zu extrahieren (Projekt PhytoGerm). Die weitere Suche nach Germanium und seinen Verbindungen fördert Interessantes zutage. So findet man im Lehrbuch "Biochemie der Elemente" von Waldemar Ternes (Springer Spektrum, Berlin Heidelberg 2013, Seite 254f) Folgendes: "In manchen Pflanzen wird Germanium angereichert. Dazu sollen Nadelhölzher gehören. Außerdem sollen Spuren von Germanium in Austern, Thunfisch, Knoblauch, Bohnen und Tomaten zu finden sein."  Da hätten wir doch schon mal einen Ansatzpunkt, wo man nach Germanium suchen könnte - in Nadelhölzern bzw. in den Abwässern und Nebenprodukten der Zellstoffproduktion. Oder vielleicht gibt es auch etwas Germanium in der Asche von tausenden Kaminöfen in deutschen Haushalten. Das wäre auch gleich wieder ein Beitrag zum Recycling. Aber da wird wohl hauptsächlich Hartholz verbrannt und kein Nadelholz. 

Übrigens wurde auch schon versucht, Gold in Pflanzen anzureichern. In einer Veröffentlichung in Nature 395 (1998) 553 wird von Versuchen berichtet bei denen Pflanzen in Erde aufgezogen wurde, die mit Gold und Ammoniumthiocyanat (zum Lösen der Edelmetalls) angereichert war. Die höchsten erzielten Gehalte sollen 57 Mikrogramm pro Gramm Trockengewicht bei der Pflanze Brassica juncea (Sareptasenf) betragen haben.
 Abbildung: Sareptasenf (Brassica juncea) 
Werbespruch: "Beginnen Sie noch heute mit der Ernte von Gold und anderen seltenen Metallen! " ;-)
(Quelle der Abbildung: Wikimedia)

Allerdings frage ich mich schon, wieso eine Pflanze überhaupt Gold, Germanium oder andere Metalle in nennenswerte Menge anreichern sollte, wenn die Pflanze gar keinen Bedarf an diesen nichtessentiellen Elementen hat! Vielleicht sollte man eher in den Rückständen früherer Bergbauaktivitäten nach seltenen Elementen suchen. So enthält z.B. der Kupferschiefer aus dem Mansfelder Land unter anderem geringe Mengen Germanium und Indium. Diese Nebenprodukte wurden früher in nennenswerter Menge aus der Flugasche der Kupferverarbeitung gewonnen und in Freiberg/Sachsen weiter verarbeitet. Allerdings ist die Kupfergewinnung im Mansfelder Land aufgrund der geringen Kupfergehalte der Erze seit langem nicht mehr wirtschaftlich und die Gruben deshalb seit 1989/90 stillgelegt. Eventuell kann man aus den Halden des Kupferbergbaus noch seltene Metalle gewinnen, entsprechende Initiativen gibt es jedenfalls bereits (Projekt MLU Halle, Präsentation "Innovative Gewinnung von Wertmetallen aus Halden des Mansfelder Kupferschiefers").

Mittwoch, 27. März 2013

What are strategic metals?

Was sind überhaupt "strategische Metalle"?

Im Eintrag vom 06.03.13 (Auf der Jagd nach den Ressourcen) hatte ich ja bereits den Begriff "strategische Metalle" erwähnt. Heute etwas mehr dazu. Focus Online liefert uns eine kurz und knappe Aufzählung, was strategische Minerale und Metalle sind ("Rohstoffknappheit - 14 kritische Metalle" vom 18.06.10):

Zitat Anfang

  • Antimon (zum Beispiel für Mikrokondensatoren)
  • Beryllium
  • Kobalt (zum Beispiel für Lithium-Ionen-Batterien und synthetische Treibstoffe)
  • Flussspat
  • Gallium (etwa für Dünnschichtphotovoltaikmodule und weiße Leuchtdioden)
  • Germanium (für Glasfaserkabel und Infrarotoptik)
  • Graphit
  • Indium (für Bildschirme und Dünnschichtphotovoltaikmodule)
  • Magnesium
  • Niob (für Mikrokondensatoren und Eisenlegierungen)
  • Metalle der Platingruppe (für Brennstoffzellen, Katalysatoren und Meerwasserentsalzung)
  • seltene Erden (für Dauermagnete und Lasertechnologie)
  • Tantal (für Mikrokondensatoren und medizinische Technologien)
  • Wolfram.
Zitat Ende

Deutlich differenzierter und ausführlicher ist eine Broschüre vom Umweltbundesamt: "Maßnahmen und Konzepte zur Lösung des Problems konfliktverschärfender Rohstoffausbeutung am Beispiel Coltan" von 2007) Dort fragt man sich zunächst was überhaupt seltene Metalle sind. Die Nutzung von Metallen wird beispielhaft für die Informations- und Kommunikationstechnik-Industrie besprochen. Anschließend werden drei verschiedene Definitionen für seltene Metalle angeboten:
 Zitat Anfang
  • Definition 1: Seltene Metalle sind Metalle mit hohen oder sehr stark gestiegenen Preisen
  • Definition 2: Seltene Metalle sind Metalle mit geringer Reichweite der Reserven
  • Definition 3: Seltene Metalle sind Metalle, die nur in wenigen Ländern abgebaut werden
Zitat Ende

Als Fazit für die Definition 1 wird festgestellt, dass die Preise von Metallen über lange Zeiträume sehr stark schwanken und kein hinreichendes Kriterium zur Bestimmung der Seltenheit eines Metalls ist (Seite 13).
Bei der Definition 2 wurden alle Metalle untersucht, deren Reichweiten geringer als 50 Jahre sind. Nach diesem Kriterium sind die Metalle Indium, Strontium, Silber, Antimon, Gold, Blei, Zink und Tantal als seltene Metalle zu betrachten, da die Reserven weniger als 25 Jahre reichen dürften. Es widr aber angemerkt, dass für eine Reihe von Metallen keine Daten für Reservenschätzungen vorliegen (Seite 15).
Anhand der Definition 3 wird die Ressourcenpolitik unter einer volkswirtschaftlichen Perspektive diskutiert (Seite 15ff). Als Kriterien zur Risikobewertung werden folgende Punkte genannt: Konzentration der Vorräte, Konzentration der Exporte und Konzentration der Produktion. Anhand dieser Kriterien werden dann mögliche Probleme bei der Beschaffung der seltenen Metalle diskutiert und mögliche strategische Metalle genannt (Seite 17). So gibt es z.B. bei Wolfram und seltenen Erden nur größere Reserven in China. Weiter heisst es "Niob wurde zum Zeitpunkt der Studie zu gut drei Vierteln von einem einzigen brasilianischen Unternehmen gewonnen. Auch hier liegen der größte Teil der bekannten Reserven in Brasilien."
In der zusammenfassenden Betrachtung dieser drei Definitionen (Seite 19-20) werden dann folgende Elemente als "seltene Metalle" identifiziert:
  • Antimon und Indium (mit der höchsten Bewertung)
  • Cobalt, Gold, Iridium, Palladium, Platin, Rhenium, Rhodium, Ruthenium, Zink und Zinn. 
Außerdem wird darauf hingewiesen, "dass einige Metalle nicht als Rohstoffe abgebaut, sondern als Beiprodukt gewonnen werden" (Seite 20-21). Das betrifft die Elemente Indium, Gallium und Germanium.  "Hierbei kann eine Schließung von Erzminen dazu führen, dass bei diesen Metallen Verknappungen auftreten."



Abschließend noch ein paar Links für den interessierten Leser:
Nachtrag Januar 2014:

Sonntag, 24. März 2013

Germanium containing pharmaceuticals

Pharmazeutisch wirksame organische Germaniumverbindungen - eine Hoffnung für Kranke?

Die pharmazeutischen Wirkungen organischer Germaniumverbindungen werden im Internet intensiv diskutiert. Entsprechende Präparate werden quasi auf dem grauen Markt als Nahrungsergänzungsmittel und Medikamente angeboten. Eine kritische Auseinandersetzung mit diesen Vorstellungen findet man bei Chemie.de unter der Überschrift Germanium in Nahrungsergänzungsmitteln: "In einigen Nahrungsergänzungsmitteln ist es in Form von Spirogermanium (Carboxyethylgermanium-Sesquoxid, "Ge-132") enthalten. Germanium und dabei insbesondere Ge-132 wird dabei eine positive Wirkung gegen Krebs, AIDS, Bluthochdruck, Arthritis, Lebensmittelallergien, Malaria zugeschrieben. Diese Wirkungen wurden in keiner wissenschaftlich haltbaren Studie bisher bestätigt. Alle Ergebnisse aus Studien mit Spirogermanium zur Krebstherapie sind nicht beweiskräftig (inconclusive)...." Im Gegensatz dazu wird die Verwendung organischer Germaniumverbindungen als Nahrungsergänzungsmittel  oder als Medikament auf zahlreiche Webseiten völlig unkritisch angepriesen. Hier einige Beispiele:[Diese sind nicht als Werbelinks gedacht, sondern sollen einen Eindruck von den im Internet kursierenden Heilsversprechen vermitteln.]
  • Zentrum der Gesundheit Zitat: "Organisches Germanium stimuliert das Immunsystem und bringt seine verschiedenen Komponenten ins Gleichgewicht..."
  • Gesundheit Wissen24.de  Zitat: " Die positive Wirkung des organischen Germaniums wird von einigen, vornehmlich im Ausland ansässigen Forschern und Medizinern mit Krebs, AIDS, geschwächter Immunlage, Sauerstoffmangel im Blut und den Zellen in Verbindung gebracht..."
  • neues leben (Informationsportal für Gesundheit und Alternativ-Medizin) Zitat: "Organisches Germanium ist ein Halbleiter. Es stärkt das Immunsystem, fördert die Sauerstoffversorgung und Entgiftung des Körpers und schützt vor den Folgen schädlicher Strahlung..."
  • Natur- und Alternativmedizin @suite101 - Wie Germanium-132 gegen Krankheiten wirkt
  • Energizing Life - Zitat: "Organisches Germanium ist in Deutschland als Nahrungsergänzungsmittel nicht zugelassen und wird sehr kontrovers diskutiert..."
  • Body-Soul and Spirit Center - Zitat: "Germanium ... ist in der therapeutischen Anwendung am Menschen in Deutschland und anderen europäischen Ländern verboten! In Europa wird förmlich Jagd auf Anbieter gemacht, aus diesem Grund finden Sie auch kein organisches Germanium in Deutschland oder in ihrer Apotheke..."

Man findet bei einer Suche nach "organischem Germanium" auch sofort ein Patent unter der Überschrift "Pharmazeutisch wirksame organische Germaniumverbindungen" (EP 0091114 A1 siehe auch EP 0091114 B1), welches auf germaniumhaltige Pharmazeutika abzielt. 



  Abbildung: Beispiele für organische Germaniumpräparate - Carboxyethylgermanium-Sesquoxid (links) und Spirogermanium (als Hydrochlorid, rechts).

 Für Menschen mit einer schweren Krankheit wie Krebs oder AIDS kann ein solches germaniumhaltiges Medikament die letzte Hoffnung bedeuten. Schließlich ist nachgewiesen, dass diese Präparate zumindest keinen Schaden im Körper anrichten. Warum sollte man es also damit nicht einmal versuchen? Wenn der Patient fest an eine Medizin oder Theraphie glaubt, dann hilft diese häufig auch.

    Mittwoch, 6. März 2013

    Strategic Metals and Ressources

    Auf der Jagd nach den "Ressourcen"


    Allenthalben begibt man sich zur Zeit auf die Suche nach ganz bestimmten Rohstoffen. Seit der Verknappung der Seltenen Erden aufgrund von Exportbeschränkungen in China gibt es ein verstärktes Interesse daran bestimmte "strategische Rohstoffe" nach Möglichkeit aus einheimischen Ressourcen zu gewinnen. Hinzu kommt das Problem der konfliktverschärfenden Rohstoffausbeutung in Afrika (siehe Broschüre vom Umweltbundesamt: "Maßnahmen und Konzepte zur Lösung des Problems konfliktverschärfender Rohstoffausbeutung am Beispiel Coltan" von 2007). Schließlich will sich kein westliches Industrieland vorwerfen lassen mit seinem Rohstoffhunger Bürgerkriege und Sklavenarbeit in Afrika zu befeuern. In dem nachfolgenden Video erklärt Professor Bill Hammack wie unsere High-Tech-Elektronik von Tantal abhängt. Dieses wird aus dem Erz Coltan gewonnen.




    Quelle des Videos: Youtube


    Der erste Ansatzpunkt seltene Rohstoffe im eigenen Land zu gewinnen, sind Verfahren zum Recycling von Metallen aus High-Tech-Geräten. Das Umwelbundesamt weist in seiner Presseerklärung unter der Überschrift "Deutsche verbrauchen zu viele Hi-Tech-Metalle" ausdrücklich auf dieses ungenutzte Rohstoffpotenzial hin und veranstaltete im November 2012 das europäische und nationale Ressourceneffizienz-Forum in Berlin. Die TU Bergakademie Freiberg hat sich den Namenszusatz "Die Ressourcenuniversität. Seit 1765." gegeben und deutet damit das geschärfte Forschungsprofil dieser Einrichtung an .

    Die zweite Möglichkeit ist die erneute Suche nach Rohstoffen im eigenen Land, z.B. im Erzgebirge oder anderen Gegenden in denen früher bereits Erze abgebaut wurden. Kürzlich wurde darüber berichtet, dass tonnenweise Seltene Erden in Sachsen gefördert werden könnten ("Seltene Erden: Gutachten bestätigt Vorkommen in Sachsen" - Spiegel Online 31.01.13, "Tonnenweise Seltene Erden in Sachsen gefunden"-Wirtschaftswoche vom 02.02.13,  "Das Wunder von Storkwitz" - Bild-Zeitung vom 27.02.13). Ob sich das finanziell lohnt ist dabei eine andere Frage.
    Auch die alten Abraum- und Schlackehalden geraten auf der Suche nach Rohstoffen in das Visier der "Schatzjäger" ("Bergbauhalden ins Visier genommen"-Wochenspiegel 18.02.13, "Freiberger Forscher erkunden Wertstoffe in alten Bergbauhalden" - Pressemitteilung der TU Bergakademie Freiberg vom 11.02.13). Dabei ist natürlich zu bedenken, dass die alten Erzvorkommen weitgehend ausgebeutet sein dürften und die geringen noch vorhandenen Erzgehalte nur mit einer sehr erffektiven preiswerten Technologie abbauwürdig wären. Oder man wartet, ob die Preise noch weiter steigen.
    Bei der Suche nach Rohstoffen sind der Phantasie  aber keine Grenzen gesetzt, völlig neue und unerwartete Quellen werden erkundet. So versucht man z.B.: hochreines Silicium aus Reisschalen zu gewinnen oder Germanium in Pflanzen anzureichern und daraus zu extrahieren (Projekt PhytoGerm). Auch die Bild-Zeitung war dankbar für diese Idee und erklärte uns in einem Artikel vom 05.02.13 worum es geht: "Phytomining, zu deutsch 'Bergbau durch Pflanzen' ". 
    Eine große potenzielle Rohstoffquelle spielte erstaunlicherweise noch keine Rolle in der aktuellen Diskussion: das Wasser der Weltmeere. "Schätzungsweise 6,5 Milliarden Tonnen Kupfer, 0,5 Milliarden Tonnen Uran und 70 Millionen Tonnen Gold birgt diese natürliche Rohstoffquelle für seltene Elemente, die bisher nicht erschlossen werden konnte." (Quelle: Die Zeit, 20.3.1964) Aber nicht erst 1964 kam man auf die Idee, die gewaltigen Mengen gelöster Elemente aus dem Meerwasser zu gewinnen, sondern bereit kurz nach dem 1. Weltkrieg gab es sehr umfangreiche Untersuchungen dazu. In Folge des Friedensvertrags von Versailles musste das Deutsche Reich große Mengen Gold als Reparation aufbringen. Der Chemiker und deutsche Patriot Fritz Haber (siehe Foto) suchte eine Lösung für die erdrückenden Reparationsforderungen und unternahm 1923 eine Expeditionsfahrt über den Atlantik, um den Goldgehalt des Meerwassers genau zu erkunden. Die Analyseverfahren zur Bestimmung des Goldgehaltes wurden während des Projektes immer weiter verbessert und verfeinert, allerdings waren die Ergebnisse ernüchternd: Das Meerwasser enthält durchschnittlich 0,0044 Milligramm Gold. 1926 beendete Haber die Arbeiten an diesem Projekt. Die ganze Story findet  man in dem Buch  "Gold aus dem Meer" von Ralf Hahn (GNT-Verlag); siehe auch Die Zeit vom 28.08.11 oder "Gold aus dem Meer" auf www.goldseiten.de.
    Bis heute gibt es kein Verfahren zur wirtschafltichen Gewinnung von Gold oder anderen Metallen aus Meerwasser.

    (Quelle der Abbildung: Wikimedia Commons)
    Fritz Haber: Erfinder der industriellen Ammoniaksynthese, Nobelpreisträger und erfolgloser Goldsucher.

    Weitere Informationen über Fritz Haber und die erfolglose Goldsuche findet man in folgendem Buch: "Hundert Jahre an der Schnittstelle von Chemie und Physik: Das Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft zwischen 1911 und 2011".

    Sonntag, 3. März 2013

    Themes in this blog

    Wer liest diesen Blog eigentlich und welche Themen sind interessant?

    Nachfolgend ist die Statistik der Suchbegriffe mit dem Stand vom 01.03.13 für diesen Blog wiedergegeben. also nach welchen Begriffen sucht meine Kundschaft, wenn sie auf meinem Blog fündig wird?

    david hahn 627
    chemie blog 152
    david hahn reaktor 77
    knallquecksilber breaking bad 76
    atomreaktor 73
    breaking bad chemie 56
    siedewasserreaktor 56
    autobatterie breaking bad 54
    flusssäure leiche auflösen 40
    siedewasserreaktor aufbau 32

    Wenn wir uns die von Blogger gelieferte Statistik etwas näher ansehen, so können wir drei Themenkomplexe ausmachen, die immer wieder gesucht werden:
    • David Hahn - den radioaktiven Boyscout mit 627 + 77 = 704 Seitenaufrufen (Label zum Aufrufen aller diesbezüglichen Artikel: Golden Book)
    • Die Fernsehserie Breaking Bad mit 76 + 56 + 54 + 40 = 226 Seitenaufrufen (Label: Breaking Bad)
    • Atomreaktoren in Folge der Ereignisse in Fukushima sind ebenfalls von Interesse gewesen mit 73 + 56 = 129 Seitenaufrufen (Label: ).
    • Die allgemeine Suche nach Blogs über Chemie spielt auch eine Rolle (152 Seitenaufrufe)
    Bei Blogger gibt es auch einige Informationen von welchen Webseiten aus auf diesen Blog zugegriffen wird. Dafür habe ich drei etwas überraschende Beispiel herausgegriffen: Die Suche nach der "David Hahn-Story" führt meine Statistik gnadenlos an, da gibt es nichts zu deuten. Verweisende URLs sind unter anderem ein Diskussionsforum für Laserfreaks und ein Forum für  analoge Elektronik und Schaltungstechnik unter dem Eintrag "Eigenbau-Atomkraftwerk". Die Fernsehserie Breaking Bad wird intensiv auf einer Unterseite von animexx.onlinewelten.com diskutiert und dabei auf diesen Blog verwiesen. Eigentlich handelt es sich bei dieser Webseite um einen Online­club, der allen Freun­den von Anime, Manga und japa­nischer Kultur offen steht (!). Das schönste Zitat von der genannten Seite an dieser Stelle: "Zum Schluss möchte ich auf diesen coolen Chemieblog verweisen: http://anorg-chemie.blogspot.de/ Er ist sozusagen ein Stück Literatur."

        Samstag, 2. März 2013

        Germany's Energiewende

        Energiewende contra Kernenergie

        Die Energiewende wird -keine Frage- international wahrgenommen und kontrovers diskutiert. Die Deutsche Welle als Anstalt des öffentlichen Rechts erklärt diese unter der Überschrift "What exactly is Germany's 'Energiewende'?". Auch im englischsprachigen Wikipedia gibt es bereits einen Eintrag dazu, hier allerdings unter der Überschrift "Energy transition". Mark Lynas berichtet unter der Überschrift "Germany’s ‘Energiewende’ – the story so far" und konstatiert Folgendes: "Bei der Energiewende geht es nicht wirklich um das Klima. Es geht darum, die Atomkraft loszuwerden. Das ist die Obsession der Grünen in Deutschland seit ihrer Entstehung aus der Anti-Atombewegung der 1970er Jahre. Deutschland ist die einzige westeuropäische Nation, die immer noch fest entschlossen ist zusätzliche große Kohlekraftwerke zu bauen (10 GW nach einigen Berichten). Das ist eine große politisches Niederlage für die europäische Umweltschutzbewegung."

        Ein Artikel in "The Economist" vom 28.07.12 kommentiert folgendermaßen:
        "Der Rest der Welt beobachtet Deutschland mit Verwunderung, Verdruss und erwartungsvoller Schadenfreude. Anstatt Europas Energieversorgung zu stabilisieren, quält Deutschland seine Nachbarn mit dem Abladen unvorhersehbarer Energiestöße aus Wind- und Solarenergie. Für viele ist die Energiewende ein wahnsinniges Spiel mit der industriellen Leistungskraft des Landes. Aber falls die Energiewende gelingt, wird Deutschland eine weitere Spitzentechnologie entwickelt haben, sagen die Initiatoren. "Von den Industrienationen hat nur Deutschland hat die Fähigkeit und den Willen diese atemberaubende Transformation der Energieinfrastruktur zu bewältigen", sagt Mark Lewis, ein Analyst der Deutschen Bank."


        Umfangreiche Informationen zu dem gesamten Vorhaben findet man auf der Webseite energytransition.de. Die Seite wurde von der Heinrich Böll Stiftung eingerichtet.







        Aus dem Reich Kernenergie gibt es auch noch einige interessante Links nachzutragen:



        Vom Lexikon der Kernenergie exisitert inzwischen eine aktualisierte PDF-Version.Wer sachliche und inhaltlich korrekte Informationen sucht, ist hier an der richtigen Adresse.

        Umfangreiche Informationen über Spaltprodukte findet man bei Wikipedia. Wir erinnern uns: 2011 machten wir uns Sorgen über die Spaltprodukte, die aus Fukushima in die Umwelt gelangten.




        In dem Zusammenhang hier gleich noch die ausführliche Zusammenfassung der Probleme bei Fukushima I auf physikBlog