Kalkkreislauf
Der Kalkkreislauf beschreibt die Umwandlung von Kalkstein zu Kalk und wieder zurück. Welche Schritte dabei eine Rolle spielen, zeigen wir dir in unserem Beitrag und im Video !
Inhaltsübersicht
Kalkkreislauf — einfach erklärt
Der technische Kalkkreislauf ist ein Prozess, bei dem Kalkstein zu Brannt- und Löschkalk umgewandelt wird. Durch starkes Erhitzen von Calciumcarbonat (Kalkstein) entsteht Calciumoxid (Branntkalk). Der reagiert mit Wasser zu Calciumhydroxid (Löschkalk). Beim Trocknen wird er schließlich wieder zu Kalkstein.
Neben dem technischen Kalkkreislauf gibt es auch den natürlichen Kalkkreislauf. Er beschreibt den Auf- und Abbau von Kalk in der Natur. Er ist ein wichtiger Teil des globalen Kohlenstoffkreislaufs und trägt dazu bei, dass Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre entfernt und in der Erdkruste gespeichert wird.
Der Kalkkreislauf spielt in verschiedenen Bereichen eine Rolle. In der Bauindustrie dient er bspw. der Herstellung von Mörtel, Putz und Beton. Damit werden Steine, Backsteine oder andere Baumaterialien verbunden. In der Umwelttechnik wird der Kalkkreislauf genutzt, um Schadstoffe aus der Umwelt (Wasser, Abgas oder Boden) zu entfernen.
Brennen von Kalkstein
Der technische Kalkkreislauf beginnt mit dem Brennen von Kalkstein. Kalkstein besteht hauptsächlich aus Calciumcarbonat (CaCO₃), einem in der Natur vorkommenden Mineral. In Industrieöfen wird der Kalkstein auf Temperaturen über 900 °C erhitzt. Bei der Temperatur zerfällt das Calciumcarbonat in Calciumoxid (CaO), auch bekannt als gebrannter Kalk. Dabei wird Kohlenstoffdioxid (CO₂) freigesetzt. Die Reaktion ist wichtig, denn sie trennt das CO₂, ein Treibhausgas, vom Calcium:
![\[ \text{CaCO}_3 \,(\text{Kalkstein}) \rightarrow \text{CaO} \,(\text{gebrannter Kalk}) + \text{CO}_2 \,(\text{Gas}) \]](https://d1g9li960vagp7.cloudfront.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-daa209f1c8e8a814022a0a03837711a6_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Löschen von gebranntem Kalk:
Nach dem Brennen folgt das Löschen. Hierbei wird der gebrannte Kalk mit Wasser (H₂O) versetzt. Bei der exothermen Reaktion wird Wärme freigesetzt. Dadurch verwandelt sich das Calciumoxid (CaO) in Calciumhydroxid (Ca(OH)₂), auch bekannt als Löschkalk:
![\[ \text{CaO} \,(\text{gebrannter Kalk}) + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2 \,(\text{gelöschter Kalk}) \]](https://d1g9li960vagp7.cloudfront.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-bb47f189bec225d9b838b2968a82cd7d_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Abbinden von gelöschtem Kalk
Nachdem der gebrannte Kalk zu gelöschtem Kalk (Ca(OH)₂) umgewandelt wurde, beginnt der Prozess des Abbindens. Hier reagiert der Löschkalk mit dem Kohlenstoffdioxid (CO₂) aus der Luft. Die Reaktion verwandelt den gelöschten Kalk wieder in Calciumcarbonat (CaCO₃) — also Kalkstein:
![\[ \text{Ca(OH)}_2 \,(\text{gelöschter Kalk}) + \text{CO}_2 \rightarrow \text{CaCO}_3 \,(\text{neu gebildeter Kalkstein}) + \text{H}_2\text{O} \]](https://d1g9li960vagp7.cloudfront.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-e686cabadb1262655602c6501bc98ba4_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Bildung von Kalkstein
Im Gegensatz zum technischen Kreislauf, wo Kalkstein erhitzt wird, bildet sich hier der Kalkstein durch natürliche Prozesse. Denn Lebewesen im Meer, wie zum Beispiel Korallen oder Muscheln, bauen Kalk in ihren Schalen auf. Wenn sie sterben, sinken ihre Schalen auf den Meeresboden und bilden dort über lange Zeiträume hinweg Kalkstein.
Der Kalkstein sammelt sich im Laufe der Zeit an und bildet mächtige Gesteinsschichten. Wenn die Schichten durch tektonische Plattenbewegungen angehoben werden, entstehen Gebirge.
Auflösung von Kalkstein
Kalkstein ist in Wasser löslich, besonders wenn das Wasser Kohlensäure enthält. Kohlensäure entsteht, wenn Kohlenstoffdioxid (CO₂) aus der Luft in Wasser gelöst wird, wie es bei Regen der Fall ist. Der „saure Regen“ kann Kalkstein langsam auflösen. Die Kohlensäure reagiert dann mit dem Kalkstein und bildet lösliches Calciumbicarbonat (Ca(HCO₃)₂):
![\[ \text{CaCO}_3 \,(\text{Kalkstein}) + \text{H}_2\text{CO}_3 \,(\text{Kohlensäure}) \rightarrow \text{Ca(HCO}_3)_2 \,(\text{Calciumbicarbonat}) \]](https://d1g9li960vagp7.cloudfront.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-d636b26e2f1c7184bf2fd865e3792b12_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Wiederablagerung von Kalkstein
Unter bestimmten Bedingungen kann das gelöste Calziumbicarbonat (Ca(HCO₃)₂) wieder zu festem Kalkstein (CaCO₃) werden. Nämlich, wenn Wasser verdunstet oder das enthaltene CO₂ aus der Lösung entweicht. Ein klassisches Beispiel ist die Bildung von Stalaktiten und Stalagmiten in Höhlen. Hier verdunstet das Wasser, das gelöstes Calciumbicarbonat enthält, und lässt Kalkstein zurück:
![\[ \text{Ca(HCO}_3)_2 \rightarrow \text{CaCO}_3 \,(\text{neu gebildeter Kalkstein}) + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \]](https://d1g9li960vagp7.cloudfront.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-e4c71a9bf8873d9b8542c15b3b4bb094_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Kalkkreislauf — häufigste Fragen
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Wie funktioniert der Kalkkreislauf?
Der Kalkkreislauf beschreibt die Umwandlung von Kalkstein (CaCO₃) in gebrannten Kalk (CaO), der mit Wasser zu gelöschtem Kalk (Ca(OH)₂) reagiert und schließlich erneut Kalkstein bildet, indem er mit CO₂ aus der Luft reagiert.
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Was ist der natürliche Kalkkreislauf?
Der natürliche Kalkkreislauf umfasst die Bildung von Kalkstein aus Calciumcarbonat (Kalkstein) in Meeresorganismen. Der Kalkstein kann sich in saurem Wasser lösen und wird dann wieder abgelagert, beispielsweise in Höhlen als Stalaktiten und Stalagmiten.
Kohlenstoffkreislauf
Super! Jetzt weißt du, wie der technische und der natürliche Kalkkreislauf jeweils ablaufen. Ein weiterer wichtiger natürlicher Prozess ist der Kohlenstoffkreislauf. Mehr dazu findest du in unserem Beitrag!
