Bentonit
Bentonit, benannt nach der Benton-Formation in den Fort-Benton-Tonen von Montana[1] (USA),[2] ist ein Gestein, das eine Mischung aus verschiedenen Tonmineralien darstellt und als wichtigsten Bestandteil Montmorillonit (60 % bis 80 %) enthält, was die starke Wasseraufnahme- und Quellfähigkeit erklärt. Weitere Begleitmineralien sind Quarz, Glimmer, Feldspat, Pyrit oder auch Calcit. Es entsteht durch Verwitterung aus vulkanischer Asche.
Eigenschaften
Die innere Oberfläche eines Gramms Bentonit beträgt 400 m² bis 600 m² (bei gewöhnlichem Ton sind es 2 m²).[3] Daher kann es besonders wertvolle Ton-Humus-Komplexe bilden, sodass unbelasteter Bentonit auch eine gute Zugabe zum Kompost darstellt.
Wird Bentonit in Wasser eingerührt, entwickelt sich ein Nichtnewtonsches Fluid mit thixotropen Eigenschaften. Es verhält sich wie eine Flüssigkeit, solange es geschüttelt oder umgerührt wird, verändert sich aber in Ruhe zu einem festen Gebilde. Aufgrund dieser Eigenschaft werden Bentonit-Wasser-Gemische unter anderem im Tiefbau als Stützflüssigkeit bei der Erstellung von Schlitzwänden verwendet. Ebenso eignet es sich zum Abstützen von unverrohrten Bohrpfählen oder für den Schildvortrieb im Tunnelbau.
Vorkommen
Bentonitlagerstätten gibt es dort, wo (nicht nur) vulkanische Asche durch hydrothermale Aktivitäten und Säuren verändert wurde. Eines der größten europäischen Vorkommen befindet sich auf der griechischen Insel Milos.[4] Dort kommen Bentonit, Quarz und Perlit in abbauwürdigen Mengen vor. Auch damit verbundene Goldvorkommen sind festgestellt worden.
In Deutschland finden sich abbauwürdige Vorkommen in Niederbayern (Mainburg, Landshut und südlich Landau an der Isar) und im östlichen Oberbayern sowie bei Thannhausen und im Herborner Ortsteil Schönbach. Laut Baier stehen diese Vorkommen im Zusammenhang mit dem Ries-Ereignis und wurden aus impaktbedingten Gläsern gebildet;[5][6] laut Unger hingegen sind die Bentonite in Ostbayern durch Vulkanismus in der Pannonischen Tiefebene entstanden.[7]
Der Abbau von Bentonit betrug im Jahr 2020 weltweit ungefähr 18,2 Millionen Tonnen, die global vorhandenen Reserven werden als extrem groß eingeschätzt.[8] Die Abbaumengen verteilten sich dabei, wie folgt:
| Land | 2019[9] | 2020[8] |
|---|---|---|
| (in Tonnen) | ||
| Brasilien Brasilien | 610.000 | 217.000 |
| Volksrepublik China Volksrepublik China | 2.000.000 | 2.500.000 |
| Deutschland Deutschland | 395.000 | 360.000 |
| Griechenland Griechenland | 1.300.000 | 1.300.000 |
| Indien Indien | 1.700.000 | 3.500.000 |
| Iran Iran | 360.000 | 425.000 |
| Mexiko Mexiko | 250.000 | 25.000 |
| Spanien Spanien | 160.000 | 221.000 |
| Türkei Türkei | 1.300.000 | 1.500.000 |
| Ukraine Ukraine | 180.000 | 180.000 |
| Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten | 4.490.000 | 4.240.000 |
| Andere Länder | 3.150.000 | 3.480.000 |
| Gesamt (gerundet) | 16.300.000 | 18.200.000 |
Verwendung
Bautechnik
Bentonit findet eine wichtige Anwendung in der Bautechnik, unter anderem bei Bauwerksabdichtungen und im Deichbau. Aufgrund ihrer Farbe werden solche Abdichtungen auch als Braune Wanne bezeichnet. Bentonit dient als Gleitmittel beim Vortrieb von Tunneln und Rohren sowie beim Einvibrieren von Schmalwänden. Bei der Gewinnung von Wärme aus Erdwärme durch die Verwendung von Wärmepumpen werden die Kollektorrohre der Erdwärmesonden oft mit Bentonit ummantelt, weil dieser das Wasser bindet und die Entstehung von Hohlräumen beim Gefrieren verhindert. Bentonit ist ein mineralisches Dichtungsmittel mit vielfältigen Einsatzmöglichkeiten[10] wie die Immobilisierung von Schadstoffen und Einkapselung von Altlasten.
Bergbau- und Bohrtechnik
In Bohrspülungen bei Bohrungen und in Stützflüssigkeiten bei ungestützten Schlitzwänden.
Lebensmittelzusatz
In der Getränkeindustrie (bei der Weinherstellung und bei der Herstellung von Fruchtsäften) sowie bei Kakaobutter wird Bentonit als Schönungsmittel (das heißt als Klär- und Fällmittel) eingesetzt (im Endprodukt nicht mehr vorhanden). In Lebensmitteln wird er als Trennmittel zugesetzt. Er ist auch als Lebensmittelzusatzstoff unter der Bezeichnung E 558 bekannt. Seit dem 31. Mai 2013 ist E 558 in der EU nicht mehr zugelassen, da es „nach Aussagen von Lebensmittelherstellern nicht mehr verwendet“ wird.[11]
Gartenteiche und Aquarien
Das Tonmineral Montmorillonit ist ein wichtiger Bestandteil in Aquarien und Gartenteichen, besonders für Koi. Das Mineral wird in Form von speziellem getrockneten und gemahlenen Lehmpulver in den Teich gestreut. Während das verteilte Lehmpulver im Teich zu Boden sinkt, nimmt es Schwermetalle, Giftstoffe und sonstige Schwebstoffe auf und bindet diese. Der Lehmschlamm kann von Zeit zu Zeit abgesaugt werden.
Kosmetik
Bentonit, als natürliches Tonmineralgemisch, ist Grundstoff vieler Kosmetika, da er durch seine starke Quell- und Wasseraufnahmefähigkeit in Emulsionen eine stabilisierende Wirkung übernimmt. Die INCI-Bezeichnung ist Bentonite.
Keramik
In der Keramik wird Bentonit in geringen Anteilen (bis ca. 5 %) als Zuschlag verwendet, um ansonsten sehr mageren Massen bildsame Eigenschaften („Plastizität“) zu verleihen.
Sonstige Anwendungen
Weitere Einsatzmöglichkeiten sind durch die Verwendung als Adsorptionsmittel gegeben, als da sind:
- Öl- und Getränkeraffinierung
- Gießereiadditive
- Papieradditive und Spezialitäten
- Gartenbau, zur Verbesserung von sandigen Böden
- Hoch- und Tiefbau
- Waschmitteladditive
- Abwasserbehandlung
- Pharmazie und Diagnostik / Elektronik und Logistik
- Lacke und Farben
- Plastik-Additive
- Nanotechnologie – Oberflächenbeschichtungen
- Katzenstreu
- Trocknungsmittel, z. B. als Trockenbeutel in Verpackungen
Bei einigen dieser Anwendungen wird mit quartären Ammoniumverbindungen behandelter Bentonit verwendet. Weiterhin wird Bentonit als künstliche Barriere bei der Endlagerung von radioaktiven Abfällen eingesetzt[12].
Siehe auch
Literatur
- R.E. Grim, N. Güven: Bentonites – geology, mineralogy and uses. Developments in Sedimentology. In: Elsevier. Amsterdam 24. ISSN 0922-3444
- Decher, Andreas; Friedrich, Günther (1991) Bentonite der Cabo de Gata. Die Geowissenschaften; 9, 10; 305–316; doi:10.2312/geowissenschaften.1991.9.305.
Weblinks
- Mindat – Bentonite (englisch)
Einzelnachweise
- ↑ Thomas A. Drean: Wyoming State Geological Survey. (PDF) Abgerufen am 4. Dezember 2019 (englisch).
- ↑ Mindat – Bentonite und Typlokalität Fort Benton shales, Wyoming, USA
- ↑ Alwin Seifert: Gärtnern – Ackern ohne Gift.
- ↑ Milos: Wo Griechenland noch steinreich ist. Die Welt, 18. April 2015.
- ↑ Johannes Baier: Die Auswurfprodukte des Ries-Impakts, Deutschland (= Documenta Naturae. Bd. 162). München 2007; ISBN 978-3-86544-162-1.
- ↑ Johannes Baier: Zur Herkunft und Bedeutung der Ries-Auswurfprodukte für den Impakt-Mechanismus. In: Jahresberichte und Mitteilungen des Oberrheinischen Geologischen Vereins. Bd. 91, 2009, S. 9–29, doi:10.1127/jmogv/91/2009/9.
- ↑ Erläuterungen zu Geologische Karte von Bayern. 4. neubearbeitete Auflage, Herausgeber und Verlag: Bayerisches Geologisches Landesamt, München 1996. Dort das Kapitel 4.4.4, Unterpunkt Bentonite der Ostmolasse, von Heinz Josef Unger.
- ↑ a b Clays. U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries 2022: Bentonite.
- ↑ Clays. U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries 2021: Bentonite.
- ↑ Bentonit
- ↑ EU-Verordnung Nr. 380/2012 der Kommission vom 3. Mai 2012 hinsichtlich der für aluminiumhaltige Lebensmittelzusatzstoffe geltenden Verwendungsbedingungen und -mengen (PDF)
- ↑ Interview mit Janne Mokka, Interviewführung: SEBASTIAN BALZTER: ATOM-PIONIER FINNLAND: „Unser Endlager ist bald fertig“. In: Frankfurter Allgemeine Zeitung. 14. Juni 2020 (Finnland baut das erste Atommüll-Endlager der Welt. Die Anwohner sind zufrieden damit, sogar die Kosten haben die Finnen im Griff. Ein Gespräch mit Janne Mokka, Chef der Betreibergesellschaft.).
