MaterialforschungSprengen, bis das Zeug hält

An der TU Freiberg werden in einem Labor unter Tage extrem widerstandsfähige Materialien hergestellt. von Thomas Trappe

Die Hand von Thomas Schlothauer beweist es: Absolute Sicherheit gibt es nicht. Schlothauer führt durch einen Schacht, einsneunzig hoch und einen Kilometer lang, vorbei an Eisentüren und Warnschildern. Hier unter Tage hat Sicherheit Vorrang. »Trotzdem«, sagt der 46-Jährige und winkt mit den vier Fingern seiner rechten Hand, »wer als Bergmann noch alle Finger besitzt, hat nicht richtig gearbeitet.« Dass noch ein weiterer verloren geht, lässt sich beim besten Willen nicht ausschließen.

Wir sind im Forschungsbergwerk der sächsischen TU Freiberg, Schlothauer promoviert hier. Er führt in sein neues Labor, in eine Sprengkammer. Bald wird in ihr kiloweise Plastiksprengstoff gezündet, um Drücke zu erzeugen, die sonst nur im Erdmantel vorkommen. Schlothauer wird von seinem Chef Gerhard Heide, 47, Professor für Mineralogie, an den Arbeitsplatz begleitet. Mitte April soll das Labor in 150 Meter Tiefe fertig sein. Es ist Teil des Freiberger Hochdruck-Forschungszentrums (FHP), das Werkstoffe entwickeln soll, die extreme Bedingungen aushalten.

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Gesucht wird insbesondere ein Material, das Tiefbohren in Hartgesteinen ermöglicht und billiger ist als das bisherige. Wichtig wäre das zum Beispiel für eine verstärkte Gewinnung von Erdwärme. Die bisher üblichen Bohrmaterialien auf Diamantbasis setzen ihr noch enge Grenzen. Für das Projekt macht die Dr.-Erich-Krüger-Stiftung bis 2015 jährlich knapp eine Million Euro locker – und erwartet Ergebnisse, die Geld einbringen.

Gerhard Heide erklärt im Kontrollraum neben der Sprengkammer, woran es bei der Materialforschung bisher hapert. In seiner Hand liegt Kunstdiamant-Granulat, für mehrere Tausend Euro pro Kilo aus China importiert. Es sei zwar im Härtegrad unschlagbar, aber die Hitzebeständigkeit zu gering: Der Diamant erträgt bis zu 600 Grad Celsius, bei Bohrungen in tiefem Gestein wird es schnell heißer. Eine parallele Kühlung sei »technisch schwierig und äußerst teuer«. Sinnvolle geothermische Probebohrungen fänden deshalb oft gar nicht statt. Auch beim Sägen vieler Metalle scheitere Diamant – da er mit Eisen reagiert. Im Sprenglabor sollen sich unter Hochdruck künftig Elemente verbinden, die dies unter natürlichen Bedingungen nicht tun. Das Ziel: eine hitze- und eisenbeständige Verbindung, mit der sich bis zu 4000 Meter Stein durchbohren lassen.

Noch ist die Sprengkammer nicht fertig, Decke und Wände müssen noch verkleidet, ein Sandbecken und die Entlüftung eingerichtet werden. In der Kammer ist eine Erzader erkennbar, sie zieht sich rund um den Raum. In den sechziger Jahren sprengten die Bergleute der Ader nach, in der Hoffnung, neue Vorkommen zu finden. Vergeblich, der Bergbau wurde hier beendet. Die Forscher der TU erweiterten das vorhandene Loch. 80000 Euro soll das Labor kosten, inklusive Geräte.

Das ist für solch eine Anlage ein Schnäppchen. Weltweit sei das Freiberger Labor nur mit Einrichtungen in Japan, Russland und den USA vergleichbar, sagt Heide. In Deutschland ist bisher das Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik in Freiburg das Maß der Dinge. Dort werden bei Sprengexperimenten Drücke bis zu 50 Gigapascal erreicht. Freiberg ermöglicht 300 Gigapascal.

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