Kieselgur

Eine Probe von Kieselgur in Lebensmittelqualität ⓘ

Kieselgur (/ˌdaɪ.ətəˈmeɪʃəs/), Kieselgur (/daɪˈætəˌmaɪt/) oder Kieselgur ist ein natürlich vorkommendes, weiches, silikatisches Sedimentgestein, das zu einem feinen weißen bis cremefarbenen Pulver zerbröckelt werden kann. Es hat eine Partikelgröße von mehr als 3 μm bis weniger als 1 mm, typischerweise jedoch 10 bis 200 μm. Je nach Körnung kann sich dieses Pulver abrasiv anfühlen, ähnlich wie Bimssteinpulver, und hat aufgrund seiner hohen Porosität eine geringe Dichte. Die typische chemische Zusammensetzung von ofengetrockneter Kieselgur beträgt 80-90 % Siliciumdioxid, 2-4 % Tonerde (meist aus Tonmineralien) und 0,5-2 % Eisenoxid. ⓘ

Kieselgur besteht aus den versteinerten Überresten von Kieselalgen, einer Art von hartschaligen Mikroalgen. Sie wird als Filterhilfsmittel, als mildes Schleifmittel in Produkten wie Metallpolituren und Zahnpasta, als mechanisches Insektizid, als Absorptionsmittel für Flüssigkeiten, als Mattierungsmittel für Beschichtungen, als verstärkender Füllstoff in Kunststoffen und Gummi, als Antiblockmittel in Kunststofffolien, als poröser Träger für chemische Katalysatoren, als Einstreu, als Aktivator in Gerinnungsstudien, als stabilisierender Bestandteil von Dynamit, als Wärmeisolator und als Erde für Topfpflanzen und Bäume wie in der Bonsaikunst verwendet. ⓘ

Kieselgur bei der Betrachtung mit Hellfeldbeleuchtung unter einem Lichtmikroskop. Dieses Bild von Kieselgurpartikeln in Wasser hat einen Maßstab von 6,236 Pixel/μm, wobei das gesamte Bild einen Bereich von etwa 1,13 x 0,69 mm abdeckt. ⓘ

Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme von Diatomeenerde ⓘ

Kieselgurschicht im Naturschutzgebiet Soos in Tschechien ⓘ

Kieselgur (diatomite); auch Bergmehl, Diatomeenerde, Diatomeenpelit, Diatomit, Infusorienerde, Kieselmehl, Novaculit, Tripel, Tripolit, Celit, ist eine weißliche, pulverförmige Substanz, die hauptsächlich aus den Schalen fossiler Kieselalgen (Diatomeen) besteht. ⓘ

Die Schalen bestehen zum größten Teil aus amorphem (nicht-kristallinem) Siliciumdioxid (SiO₂) und weisen eine sehr poröse Struktur auf. ⓘ

Ein Milliliter reine Kieselgur enthält etwa eine Milliarde Diatomeenschalen und deren Bruchstücke. „Gu(h)r“ ist ein niederdeutscher Volksausdruck mit der Bedeutung „feuchte, aus dem Gestein ausgärende Masse“. Aus geologischer Sicht ist Kieselgur ein aus fossilem Diatomeenschlamm entstandenes Sedimentgestein, sehr fein geschichtet wird es als „Tripel“ bezeichnet. ⓘ

Kieselgur ist ein geschätzter Rohstoff und wird vielfältig genutzt. ⓘ

Zusammensetzung

Jede Kieselgurlagerstätte ist anders, mit unterschiedlichen Mischungen aus reiner Kieselgur in Kombination mit anderen natürlichen Tonen und Mineralien. Die Kieselalgen in jeder Lagerstätte enthalten je nach den Sedimentationsbedingungen, dem Vorhandensein anderer Sedimente (Ton, Sand, vulkanische Asche) und dem Alter der Lagerstätte (Diagenese, Auflösung/Ausfällung von Kieselsäure, Alterungstests der Kieselalgen) unterschiedliche Mengen an Kieselsäure. Auch die Kieselalgenarten können je nach Lagerstätte unterschiedlich sein. Die Kieselalgenart hängt vom Alter und der Paläoökologie der Lagerstätte ab. Die Form einer Kieselalge wiederum wird durch ihre Art bestimmt. ⓘ

Viele Ablagerungen in Britisch-Kolumbien, wie z. B. die Red Lake Earth, stammen aus dem Miozän und enthalten eine Kieselalgenart namens Melosira granulata. Diese Kieselalgen sind etwa 12 bis 13 Millionen Jahre alt und haben eine kleine, kugelige Form. Eine Lagerstätte mit Kieselalgen aus dieser Epoche kann bestimmte Vorteile gegenüber anderen bieten. So sind Kieselalgen aus dem Eozän (ca. 40 bis 50 Millionen Jahre alt) in ihrer Fähigkeit, Flüssigkeiten zu absorbieren, nicht so effektiv, da sich ihre kleinen Poren bei der Rekristallisation älterer Kieselalgen mit Kieselsäure füllen. ⓘ

Entstehung

Kieselgur entsteht durch die Ansammlung der amorphen Kieselsäure (Opal, SiO₂-nH₂O) von Überresten abgestorbener Kieselalgen (mikroskopisch kleine einzellige Algen) in Seesedimenten oder Meeresablagerungen. Die fossilen Überreste bestehen aus einem Paar symmetrischer Schalen oder Kegelstümpfe. Marine Kieselalgen kommen in Verbindung mit einer Vielzahl anderer Gesteinsarten vor, aber lakustrische Kieselalgen sind fast immer mit vulkanischem Gestein verbunden. Kieselgur besteht aus Kieselgur, der mit Kieselsäure zementiert wurde. ⓘ

Kieselalgen sind in der Lage, Kieselsäure aus Wasser zu extrahieren, das zu weniger als 1 % mit amorpher Kieselsäure gesättigt ist (Sättigungsindex (SI): -2). Ihre Frusteln bleiben ungelöst, weil sie von einer organischen Matrix umgeben sind. Auch Tonminerale können sich auf den Frusteln ablagern und sie vor der Auflösung im Meerwasser schützen. Wenn die Kieselalge stirbt, wird die Frustel von ihrer organischen Schicht befreit und dem Meerwasser ausgesetzt. Infolgedessen überleben nur 1 % bis 10 % der Kieselalgen lange genug, um unter Sedimenten begraben zu werden, und ein Teil davon wird in den Sedimenten aufgelöst. Nur schätzungsweise 0,05 % bis 0,15 % der ursprünglich von Kieselalgen produzierten Kieselsäure ist in den Sedimenten erhalten geblieben. ⓘ

Entdeckung

• Neuohe, Abbau von 1863 bis 1994 (Koordinaten d. Abbauflächen)52.86435833333310.219947222222
• Wiechel von 1871 bis 1978 (Koordinaten d. Abbauflächen)52.85027777777810.208611111111
• Hützel von 1876 bis 1969
• Hösseringen von etwa 1880 bis 1894
• Hammerstorf von etwa 1880 bis 1920
• Oberohe von 1884 bis 1970 (Koordinaten d. Abbauflächen)52.87859444444410.227244444444
• Schmarbeck von 1896 bis ca. 1925
• Steinbeck von 1897 bis 1928
• Breloh von 1907 bis 1975 (Koordinaten d. Abbauflächen)52.99911944444410.085988888889
• Schwindebeck von 1913 bis 1975
• Hetendorf von 1970 bis 1994 (Koordinaten d. Abbauflächen)52.86259444444410.025777777778

Die Lagerstätten wiesen Mächtigkeiten von bis zu 28 Metern auf. Es handelt sich ausschließlich um Süßwasser-Kieselgur. ⓘ

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  Etwa 1900–1910 Kieselgurgrube Neuohe

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  Etwa.1900–1910 ein Trockenplan: ein Brennhaufen wird angelegt, ein Brennhaufen ist in Aktion

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  1913 Belegschaft des Werkes Neuohe, mit Arbeitern und einer Köchin vor einem Trockenschuppen ⓘ

Bis zum Ersten Weltkrieg wurde fast der gesamte weltweite Bedarf an Kieselgur aus dieser Region gedeckt. ⓘ

In Deutschland wurde Kieselgur außerdem noch in Altenschlirf am Vogelsberg (Oberhessen) und in Klieken (Sachsen-Anhalt) abgebaut. ⓘ

1836 oder 1837 entdeckte der deutsche Bauer Peter Kasten Kieselgur beim Abteufen eines Brunnens am Nordhang des Haußelbergs in der Lüneburger Heide in Norddeutschland. ⓘ

Die Ablagerungen sind bis zu 28 Meter dick und bestehen alle aus Süßwasser-Kieselgur. ⓘ

Andere Vorkommen

In Polen gibt es Kieselgurvorkommen in Jawornik, die hauptsächlich aus Kieselgur-Skeletten (Frusteln) bestehen. ⓘ

In Deutschland wurde Kieselgur auch in Altenschlirf im Vogelsberg (Oberhessen) und in Klieken (Sachsen-Anhalt) abgebaut. ⓘ

Im Naturschutzgebiet von Soos in der Tschechischen Republik gibt es eine mehr als 6 m dicke Schicht aus Kieselgur. ⓘ

Die Vorkommen auf der Isle of Skye vor der Westküste Schottlands wurden bis 1960 abgebaut. ⓘ

In Colorado und in Clark County, Nevada, USA, gibt es Vorkommen, die stellenweise bis zu mehreren hundert Metern dick sind. Meereslagerstätten wurden in der Sisquoc-Formation in Santa Barbara County, Kalifornien, in der Nähe von Lompoc und entlang der südkalifornischen Küste abgebaut. Dabei handelt es sich um die weltweit größte Kieselgurlagerstätte. Weitere Meeresvorkommen wurden in Maryland, Virginia, Algerien und im MoClay von Dänemark abgebaut. Süßwasserseelagerstätten gibt es in Nevada, Oregon, Washington und Kalifornien. Seeablagerungen gibt es auch in interglazialen Seen im Osten der Vereinigten Staaten, in Kanada und in Europa in Deutschland, Frankreich, Dänemark und der Tschechischen Republik. Die weltweite Verbindung von Kieselgurvorkommen mit vulkanischen Ablagerungen lässt vermuten, dass die Verfügbarkeit von Siliziumdioxid aus vulkanischer Asche für dicke Kieselgurvorkommen notwendig sein könnte. ⓘ

Kieselgur wird manchmal auf Wüstenflächen gefunden. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Erosion von Kieselgur in solchen Gebieten (wie der Bodélé-Senke in der Sahara) eine der wichtigsten Quellen für klimawirksamen Staub in der Atmosphäre ist. ⓘ

Die Kieselsteine der Kieselalgen reichern sich in Süß- und Brackwasserfeuchtgebieten und Seen an. In einigen Torf- und Moorgebieten sind die Kieselalgenfrüchte so zahlreich, dass sie abgebaut werden können. Die meisten Kieselgurvorkommen in Florida wurden im Schlamm von Feuchtgebieten oder Seen gefunden. Die American Diatomite Corporation veredelte von 1935 bis 1946 maximal 145 Tonnen pro Jahr in ihrer Verarbeitungsanlage in der Nähe von Clermont, Florida. Zur Gewinnung von Kieselgur wurde Schlamm von verschiedenen Orten in Lake County, Florida, getrocknet und gebrannt (kalziniert). Früher wurde sie aus dem Mývatn-See in Island gewonnen. ⓘ

Die kommerziellen Vorkommen von Kieselgur beschränken sich auf das Tertiär oder Quartär. Ältere Vorkommen sind bereits aus der Kreidezeit bekannt, sind aber von geringer Qualität. ⓘ

In Neuseeland wurden fossilreiche Kieselgurvorkommen gefunden, doch der Abbau der Foulden-Maar-Vorkommen in industriellem Maßstab zur Herstellung von Tierfutter stößt auf starken Widerstand. ⓘ

Eine bis zu vier Meter mächtige Kieselgurschicht entstand auch im Naturschutzgebiet Soos in Tschechien. In Colorado und im Clark County (Nevada), USA befinden sich Lagerstätten, die zum Teil mehrere hundert Meter mächtig sind. Teilweise findet sich Kieselgur in Wüsten auch an der Oberfläche. Der Abrieb der Kieselgur auf solchen Flächen (etwa in der Bodélé-Senke in der Sahara) gehört zu den bedeutendsten Quellen klimawirksamen Staubs in der Atmosphäre. 2021 waren die USA mit 36 % globalem Marktanteil der größte Produzent von Kieselgur. Dort wird vor allem im Tagbau abgebaut. Auf Platz 2 mit 17 % Anteil lag Dänemark und auf Platz 3 mit 9 % Anteil die Türkei. Einen Überblick über die globalen Abbaumengen gibt folgende Tabelle:

Land	2019	2020 ⓘ
	(in Tonnen)
Argentinien	70.000	94.000
Volksrepublik China	150.000	140.000
Dänemark (verarbeitet)	370.000	400.000
Deutschland	52.000	52.000
Frankreich	75.000	75.000
Japan	40.000	40.000
Mexiko	96.000	96.000
Neuseeland	40.000	40.000
Peru	110.000	91.000
Russland	51.000	51.000
Spanien	50.000	50.000
Südkorea	26.000	26.000
Türkei	170.000	220.000
Vereinigte Staaten	768.000	822.000
Andere Länder	120.000	120.000
Gesamt (gerundet)	2.190.000	2.320.000

Kommerzielle Form

Kieselgur ist in verschiedenen Formen im Handel erhältlich:

• granulierte Kieselgur ist ein Rohstoff, der für eine praktische Verpackung einfach zerkleinert wird
• gemahlene oder mikronisierte Kieselgur ist besonders fein (10 μm bis 50 μm) und wird für Insektizide verwendet.
• Kalzinierte Kieselgur wird wärmebehandelt und für Filter aktiviert. ⓘ

Einzelne Diatomeenzellwände behalten ihre Form oft auch in kommerziell verarbeiteten Filtermedien, wie z. B. diesem für Schwimmbäder ⓘ

Lebende marine Kieselalgen aus der Antarktis (vergrößert) ⓘ

Verwendungen

Sprengstoffe

1866 entdeckte Alfred Nobel, dass Nitroglycerin viel stabiler gemacht werden kann, wenn es in Kieselgur absorbiert wird (Kieselgur). Dies ermöglichte einen viel sichereren Transport und eine sicherere Handhabung als reines Nitroglycerin in flüssiger Form. Nobel ließ diese Mischung 1867 als Dynamit patentieren; in Anlehnung an den deutschen Begriff Kieselgur wird die Mischung auch Guhr-Dynamit genannt. ⓘ

Filtration

Der Celler Ingenieur Wilhelm Berkefeld erkannte die Fähigkeit der Kieselgur zu filtern und entwickelte röhrenförmige Filter (sogenannte Filterkerzen), die mit Kieselgur befeuert wurden. Während der Choleraepidemie in Hamburg im Jahr 1892 wurden diese Berkefeld-Filter erfolgreich eingesetzt. Eine Form der Kieselgur wird als Filtermedium insbesondere für Schwimmbäder verwendet. Sie hat eine hohe Porosität, da sie aus mikroskopisch kleinen, hohlen Partikeln besteht. Kieselgur (manchmal auch unter Markennamen wie Celite) wird in der Chemie als Filterhilfsmittel verwendet, um die Durchflussrate zu erhöhen und sehr feine Partikel zu filtern, die sonst das Filterpapier durchdringen oder verstopfen würden. Es wird auch zum Filtern von Wasser verwendet, insbesondere bei der Trinkwasseraufbereitung und in Fischbecken, sowie für andere Flüssigkeiten wie Bier und Wein. Auch Sirup, Zucker und Honig können gefiltert werden, ohne dass Farbe, Geschmack oder Nährstoffe verloren gehen oder verändert werden. ⓘ

Scheuermittel

Die älteste Verwendung von Kieselgur ist ein sehr mildes Schleifmittel, das in Zahnpasta, Metallpolituren und einigen Gesichtsreinigungsmitteln eingesetzt wird. ⓘ

Schädlingsbekämpfung

Kieselgur ist aufgrund seiner abrasiven und physikalisch-sorptiven Eigenschaften als Insektizid von Wert. Das feine Pulver adsorbiert Lipide aus der wachsartigen Außenschicht des Exoskeletts vieler Insektenarten; diese Schicht fungiert als Barriere, die den Verlust von Wasserdampf aus dem Insektenkörper verhindert. Eine Beschädigung dieser Schicht erhöht die Verdunstung von Wasser aus ihrem Körper, so dass sie dehydrieren, was oft tödlich endet. ⓘ

Gliederfüßer sterben aufgrund des Wasserdruckmangels, der auf den Fick'schen Gesetzen der Diffusion beruht. Dies funktioniert auch gegen Schnecken und wird im Gartenbau häufig zur Bekämpfung von Schnecken eingesetzt. Da Schnecken jedoch in feuchter Umgebung leben, ist die Wirksamkeit sehr gering. Kieselgur wird manchmal mit einem Lockstoff oder anderen Zusätzen gemischt, um ihre Wirksamkeit zu erhöhen. ⓘ

Es ist nicht erwiesen, dass die Form der Kieselalgen, die in einer Kieselgur enthalten sind, einen Einfluss auf ihre Funktionalität bei der Adsorption von Lipiden hat; allerdings funktionieren bestimmte Anwendungen, z. B. bei Schnecken, am besten, wenn eine besonders geformte Kieselalge verwendet wird, was darauf hindeutet, dass die Lipidadsorption nicht die ganze Geschichte ist. Bei Schnecken zum Beispiel funktionieren große, stachelige Kieselalgen am besten, um das Epithel der Weichtiere zu zerreißen. Kieselalgenschalen wirken bis zu einem gewissen Grad auf die große Mehrheit der Tiere, die bei der Häutung eine Ekdysis durchlaufen, wie Arthropoden oder Nematoden. Sie können auch andere Wirkungen auf Lophotrochozoen wie Mollusken oder Anneliden haben. ⓘ

Kieselgur in medizinischer Qualität wurde auf seine Wirksamkeit als Entwurmungsmittel bei Rindern untersucht; in beiden genannten Studien schnitten die mit Kieselgur behandelten Gruppen nicht besser ab als die Kontrollgruppen. Kieselgur wird häufig anstelle von Borsäure verwendet und kann zur Bekämpfung und möglicherweise Beseitigung von Bettwanzen-, Hausstaubmilben-, Schaben-, Ameisen- und Flohbefall eingesetzt werden. ⓘ

Kieselgur wird häufig zur Insektenbekämpfung in Getreidelagern eingesetzt. ⓘ

Um als Insektizid wirksam zu sein, muss Kieselgur nicht kalziniert sein (d. h., sie darf vor der Anwendung nicht hitzebehandelt werden) und eine mittlere Partikelgröße von weniger als 12 μm aufweisen (d. h. Lebensmittelqualität - siehe unten). ⓘ

Obwohl sie als relativ risikoarm gelten, sind Pestizide, die Kieselgur enthalten, in den Vereinigten Staaten nicht von den Vorschriften des Federal Insecticide, Fungicide, and Rodenticide Act ausgenommen und müssen bei der Environmental Protection Agency registriert werden. ⓘ

Thermische Eigenschaften

Aufgrund ihrer thermischen Eigenschaften kann sie als Barrierematerial in einigen feuerfesten Tresoren verwendet werden. Sie wird auch in evakuierten Pulverisolierungen für den Einsatz in der Kryotechnik verwendet. Das Kieselgurpulver wird in den Vakuumraum eingebracht, um die Wirksamkeit der Vakuumisolierung zu unterstützen. Es wurde in den klassischen AGA-Herden als Wärmesperre verwendet. ⓘ

Unterstützung von Katalysatoren

Kieselgur wird auch als Träger für Katalysatoren verwendet und dient im Allgemeinen dazu, die Oberfläche und Aktivität eines Katalysators zu maximieren. So kann beispielsweise Nickel auf das Material aufgebracht werden - die Kombination wird als Ni-Kieselgur bezeichnet - um seine Aktivität als Hydrierungskatalysator zu verbessern. ⓘ

Landwirtschaft

Natürliche Süßwasser-Kieselgur wird in der Landwirtschaft zur Getreidelagerung als Mittel gegen Verklumpungen und als Insektizid verwendet. Sie ist von der Food and Drug Administration als Futtermittelzusatzstoff zur Verhinderung von Klumpenbildung zugelassen. ⓘ

Einige glauben, dass es als natürliches Anthelminthikum (Entwurmungsmittel) verwendet werden kann, obwohl Studien seine Wirksamkeit nicht bewiesen haben. Einige Landwirte fügen es ihrem Vieh- und Geflügelfutter zu, um das Verklumpen des Futters zu verhindern. "Diatomeenerde in Lebensmittelqualität" ist in vielen Geschäften für landwirtschaftliche Futtermittel erhältlich. ⓘ

Süßwasserkieselgur kann als Kultursubstrat in hydroponischen Gärten verwendet werden. ⓘ

Sie wird auch als Nährboden für Topfpflanzen verwendet, insbesondere als Bonsaierde. Bonsai-Enthusiasten verwenden es als Bodenzusatz oder topfen einen Bonsaibaum in 100 % Kieselgur ein. Im Gemüseanbau wird sie manchmal als Bodenverbesserer verwendet, da sie wie Perlit, Vermiculit und Blähton Wasser und Nährstoffe speichert und gleichzeitig schnell und ungehindert abfließen kann, so dass eine hohe Sauerstoffzirkulation im Nährboden möglich ist. ⓘ

Marker in Tierernährungsexperimenten

Natürliche, getrocknete, nicht kalzinierte Kieselgur wird in der Tierernährungsforschung regelmäßig als Quelle für säureunlösliche Asche (AIA) verwendet, die als unverdaulicher Marker eingesetzt wird. Durch Messung des AIA-Gehalts im Verhältnis zu den Nährstoffen in den Testfuttermitteln und den aus dem terminalen Ileum (letztes Drittel des Dünndarms) entnommenen Kot- oder Verdauungsproben kann der Prozentsatz des verdauten Nährstoffs anhand der folgenden Gleichung berechnet werden:

$N=\left(1-{\frac {N_{f}}{N_{F}}}\times {\frac {A_{F}}{A_{f}}}\right)\times 100$ ⓘ

wobei:

N ist die Nährstoffverdaulichkeit (%)

N_f ist die Menge der Nährstoffe im Kot (%)

NF ist die Menge der Nährstoffe im Futter (%)

A_f ist die Menge an AIA im Kot (%)

AF ist die Menge an AIA im Futter (%) ⓘ

Natürliche Süßwasser-Kieselgur wird von vielen Forschern gegenüber Chromoxid bevorzugt, das für den gleichen Zweck weit verbreitet ist, da letzteres ein bekanntes Karzinogen ist und daher eine potenzielle Gefahr für das Forschungspersonal darstellt. ⓘ

Bauwesen

Verbrauchte Kieselgur aus dem Brauprozess kann der keramischen Masse zur Herstellung von roten Ziegeln mit höherer offener Porosität zugesetzt werden. ⓘ

Kieselgur gilt als ein sehr wichtiges anorganisches nichtmetallisches Material, das für die Herstellung verschiedener Keramiken verwendet werden kann, einschließlich der Herstellung poröser Keramiken durch hydrothermale Niedertemperaturtechnologie. ⓘ

Spezifische Sorten

• Tripolith ist die in Tripolis, Libyen, vorkommende Sorte.
• Bann-Ton ist die Sorte, die im Lower-Bann-Tal in Nordirland gefunden wird.
• Moler (Mo-Ton) ist die im Nordwesten Dänemarks, insbesondere auf den Inseln Fur und Mors, vorkommende Sorte.
• Aus Süßwasser gewonnene Diatomeenerde in Lebensmittelqualität wird in der Landwirtschaft der Vereinigten Staaten für die Getreidelagerung, als Futterzusatz und als Insektizid verwendet. Sie wird nicht kalziniert hergestellt, hat eine sehr feine Partikelgröße und einen sehr geringen Anteil an kristalliner Kieselsäure (<2 %).
• Die aus Salzwasser gewonnene Pool-/Bier-/Weinfilterqualität ist weder für den menschlichen Verzehr geeignet noch als Insektizid wirksam. Es wird in der Regel vor dem Verkauf kalziniert, um Verunreinigungen und unerwünschte flüchtige Bestandteile zu entfernen. Es besteht aus größeren Partikeln als die Süßwasser-Version und hat einen hohen Gehalt an kristalliner Kieselsäure (>60 %). ⓘ

Mikrobielle Zersetzung

Bestimmte Bakterienarten in Meeren und Seen können die Auflösungsrate von Kieselsäure in toten und lebenden Kieselalgen beschleunigen, indem sie hydrolytische Enzyme zum Abbau des organischen Algenmaterials einsetzen. ⓘ

Klimabedingte Bedeutung

Das Klima der Erde wird durch Staub in der Atmosphäre beeinflusst, so dass die Lokalisierung der Hauptquellen von atmosphärischem Staub für die Klimatologie wichtig ist. Jüngste Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass Oberflächenablagerungen von Diatomeenerde eine wichtige Rolle spielen. Die Forschung zeigt, dass ein erheblicher Teil des Staubs aus der Bodélé-Senke im Tschad stammt, wo Stürme Kieselgurschotter über Dünen schieben und durch Abrieb Staub erzeugen. ⓘ

Sicherheitserwägungen

Das Einatmen von kristallinem Siliziumdioxid ist schädlich für die Lunge und verursacht Silikose. Amorphes Siliziumdioxid gilt als wenig toxisch, führt aber bei längerem Einatmen zu Veränderungen der Lunge. Kieselgur besteht größtenteils aus amorphem Siliziumdioxid, enthält aber auch etwas kristallines Siliziumdioxid, insbesondere in den Salzwasserformen. In einer Studie an Arbeitnehmern, die über fünf Jahre lang natürlicher Kieselgur ausgesetzt waren, traten keine signifikanten Lungenveränderungen auf, während 40 % derjenigen, die der kalzinierten Form ausgesetzt waren, eine Pneumokoniose entwickelten. Die heute gebräuchlichen Kieselgurformulierungen sind sicherer in der Anwendung, da sie überwiegend aus amorphem Siliziumdioxid bestehen und wenig oder gar kein kristallines Siliziumdioxid enthalten. ⓘ

Der Gehalt an kristallinem Siliziumdioxid in Kieselgur wird in den Vereinigten Staaten von der Occupational Safety and Health Administration (OSHA) reguliert, und es gibt Richtlinien des National Institute for Occupational Safety and Health, in denen die zulässigen Höchstmengen im Produkt (1 %) und in der Luft in der Nähe der Atemzone von Arbeitnehmern festgelegt sind, mit einem empfohlenen Expositionsgrenzwert von 6 mg/m³ an einem 8-Stunden-Arbeitstag. Die OSHA hat einen zulässigen Grenzwert für Kieselgur von 20 mppcf (80 mg/m³/%SiO₂) festgelegt. Bei einer Konzentration von 3.000 mg/m³ ist Kieselgur unmittelbar lebens- und gesundheitsgefährlich. ⓘ

In den 1930er Jahren wurde bei Arbeitern in der Cristobalit-Kieselgur-Industrie, die über Jahrzehnte hinweg hohen Konzentrationen von kristallinem Siliziumdioxid in der Luft ausgesetzt waren, ein erhöhtes Silikoserisiko festgestellt. ⓘ

Heute sind die Arbeitnehmer verpflichtet, Atemschutzmaßnahmen zu ergreifen, wenn die Siliziumdioxidkonzentration die zulässigen Werte überschreitet. ⓘ

Das für Schwimmbadfilter hergestellte Kieselgur wird mit großer Hitze (Kalzinierung) und einem Flussmittel (Soda) behandelt, wodurch das zuvor harmlose amorphe Siliziumdioxid seine kristalline Form annimmt. ⓘ

Entstehung der Vorkommen

Die Kieselgurvorkommen in Norddeutschland entstanden in den Zwischeneiszeiten und sind einige hunderttausend Jahre alt. Das kieselsäurehaltige Wasser der Seen enthielt große Mengen von Kieselalgen in Hunderten verschiedener Arten. Diese Diatomeen, die auch heute noch in Seen und Meeren leben, können sich alle paar Stunden durch Zweiteilung der Zellen fortpflanzen. Man schätzt, dass unter idealen Bedingungen in einem Monat aus einer Kieselalge eine Milliarde Exemplare heranwachsen können. Diese Diatomeen schweben im Wasser, sinken nach dem Absterben zu Boden und bilden allmählich dicke Ablagerungen. Durch geologische Veränderungen wie etwa Bodenhebungen gelangen sie später an die Erdoberfläche. ⓘ

Die unterschiedlichen Kieselgur-Arten

Man unterscheidet Salzwasser-Kieselgur und Süßwasser-Kieselgur. Die Kieselgur lagerte sich in drei Schichten mit unterschiedlicher Färbung ab. Die Färbung der Kieselgur resultiert aus dem unterschiedlichen Gehalt an Resten organischer Stoffe. Je tiefer die Schichten liegen, desto höher ist der Anteil an organischen Bestandteilen. ⓘ

Weiße Gur

Die oberste Schicht ist die „Weiße Gur“, die teilweise unmittelbar unter der Erdoberfläche lagert. Mit drei bis fünf Prozent enthält sie nur noch sehr wenig organische Bestandteile, in den Anfangsjahren wurde nur die Weiße Gur abgebaut. ⓘ

Graue Gur

Unter der Weißen Gur liegt die „Graue Gur“, die bis zu zehn Prozent organische Bestandteile enthält. Durch die später eingeführte Technik des Brennens können diese entfernt und der Abbau der Grauen Gur wirtschaftlich betrieben werden. ⓘ

Grüne Gur

Die unterste Schicht bezeichnet man als die „Grüne Gur“, sie enthält noch etwa 36 Prozent organische Bestandteile. Hier findet man noch Abdrücke von Fischen, sowie Nadeln, Zapfen und Laub von Bäumen. Die Grüne Gur lag auf der Höhe des Grundwasserspiegels. ⓘ

Vorkommen, Verwendung und Abbau

Tagebau

Originale Loren aus einer Kieselgurgrube ⓘ

Die Kieselgur wurde im Tagebau gewonnen. In den Anfängen wurde die Kieselgur mit der Hand abgestochen und auf Schubkarren aus der Grube transportiert. Später wurde sie in Loren gefüllt, die mit Pferden oder Seilwinden aus der Grube gezogen wurden, ab den 1950er-Jahren wurden die Loren von Loks gezogen. Der Abbau erfolgte inzwischen mit Baggern. ⓘ

Bedeutung

In der Lüneburger Heide befanden sich die ersten Kieselgurgruben der Welt, der ab 1863 stattfindende Kieselgurabbau entwickelte sich für diese Region zu einem wichtigen Wirtschaftszweig. Bis zum Ersten Weltkrieg wurde in Niedersachsen 20.000 bis 25.000 Jahrestonnen Kieselgur produziert, das deckte damals fast den gesamten Weltbedarf an diesem Rohstoff. Nach dem Zweiten Weltkrieg (1957) erreichte die Produktion 50.000 bis 60.000 Jahrestonnen. ⓘ

Ende des Abbaus in Norddeutschland

1994 wurde der Abbau in Norddeutschland unrentabel und eingestellt, die Umweltauflagen bei der Entsorgung des Sickerwassers waren eine der Ursachen. Das abgepumpte Wasser hatte einen pH-Wert von 3,8 bis 4,8 und musste durch Beimischung von Soda und Kalk auf einen pH-Wert von 8,5 gebracht werden, bevor es in die Bäche abgeleitet werden durfte, auch dadurch war die importierte Gur aus den Vereinigten Staaten inzwischen billiger als die Produktionskosten der einheimischen Kieselgur. ⓘ

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  Aufgelassener Kieselgur-Tagebau bei Neuohe (1998)

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  Aufgelassene Kieselgur-Grube in Neuohe (2008)

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  Ehemalige Kieselgur-Grube in Breloh (Munster/Örtze)

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  Der seltene Sumpf-Bärlapp hat sich hier inzwischen angesiedelt ⓘ

Aufbereitung

Fertige getütete Gur wird per Lokomobil zum Bahnhof gefahren (etwa 1900–1910) ⓘ

1. Schlämmen

Die gewonnene Kieselgur enthielt bis zu 30 Prozent Sand, in einem Schlämmprozess musste dieser entfernt werden. Dazu wurde das Rohmaterial in einem Rührbottich zu einem dünnen Brei aufgelöst, dieser durchfloss mehrere Bassins, in denen sich die schweren sandigen Bestandteile absetzten. Die von Sand befreite Kieselgur gelangte in Schlämmkästen und setzte sich hier ab, anschließend wurde die Schlämmgur abgestochen und getrocknet. ⓘ

2. Trocknen

Die geförderte Kieselgur enthielt bis zu 70 Prozent Wasser und konnte daher so nicht verwendet werden, sondern musste auf handelsübliche zehn Prozent heruntergetrocknet werden. Die Gur wurde dazu teilweise in einer Presse zu Steinen geformt, anschließend erfolgte an der Luft die Trocknung, auf Trocknungsplätzen oder in Trockenschuppen. Diese Methode war nur in den Sommermonaten möglich, die Dauer hing entscheidend von den Witterungsverhältnissen ab. Die erste künstliche Trocknung von Kieselgur erfolgte in den Kriegsjahren 1917/18 bei Altenschlirf im Vogelsberg, heute Stadtteil des Heilbads Herbstein, man benötigte Kieselgur für die Filter der Gasmasken. ⓘ

3. Brennen

Die Kieselgur wurde in meilerartigen Brennhaufen (ähnlich der Holzkohlenmeiler) oder in Brennschuppen, bei höchstens 800 °C, gebrannt, die durchschnittliche Brenndauer betrug drei bis vier Wochen. Durch das Brennen wurden die organischen Bestandteile entfernt. Es veränderte sich auch die Farbe aufgrund des Eisenoxids, das in der Kieselgur enthalten war. ⓘ

Die „Graue Gur“ zeigte eine weißliche bis rein weiße Farbe, die „Grüne Gur“ nahm wegen ihres hohen Gehaltes an Eisenoxid eine gelbliche, hellrosa bis rötliche Farbe an. Beim Brennen entwichen übelriechende schwefelsäurehaltige Dämpfe. ⓘ

Aufbereitung durch Öfen

Schachtofen

Die Schachtöfen bestanden aus drei Meter langen Schächten, in die von unten 230 °C heiße Luft durch die Kieselgur eingeblasen wurde, die organischen Substanzen und das Eisen wurden hierbei aber nur unvollständig entfernt: man erhielt eine „Saure Schachtofen-Gur“ im pH-Wert von unter 7. ⓘ

Etagenofen

Diese Öfen bestanden aus acht verschiedenen Etagen.

• In den ersten vier Etagen wurde die Gur getrocknet.
• In den beiden folgenden Etagen wurde sie bei 600 bis 800 °C gebrannt.
• In den letzten beiden Etagen wurde die Kieselgur abgekühlt. ⓘ

Windsichtung

Teilweise wurde die Kieselgur, zum Beispiel die Gur, die zur Filtration verwandt werden sollte, windgesichtet, durch einen Luftstrom wurden Sand und andere Grobteile entfernt. ⓘ

Eigenschaften

• hohes Aufsaugvermögen
• geringes spezifisches Gewicht
• schlechter Wärmeleiter
• Feuer- und Säurebeständigkeit
• hohe Filtereigenschaften
• natürliches Biozid
• stabilisiert Dispersionen ⓘ

Verwendung

Kieselgur ist vielseitig verwendbar, unter anderem als

• Filtermedium für Abwässer, Getränke wie helle Biere, Öle oder in Schwimmbädern
• Füllstoff in Wärmedämmungen, Baustoffen, Anstrichmitteln, Kunststoffen, Papier, Tabletten und Pudern
• Schleif- und Poliermittel
• Abrasiv in Reinigungsmitteln
• in der Tierfütterung
• Träger für Düngemittel, Biozide, Insektizide und Katalysatoren.
• Extraktionshilfsmittel (Extrelut) für lipophile Komponenten aus vornehmlich wässrigem Untersuchungsmaterial (Urin, Serum, Milch, Abwasser o. Ä.) in der chemischen Analytik
• Mittel zum Abtöten von Milben, Flöhen u. a. in der Hühnerhaltung; wird auch gegen Läuse, Zecken, Schaben, Käfer, Ameisen, Silberfische, Ohrenkneifer und Schnecken empfohlen.
• Mittel zum Abtöten von Bettwanzen ⓘ

Angewendet wird sie auch in der Zahnmedizin, unter anderem als Bestandteil von Abformmaterialien, wie Alginat. Hier dient sie als Füllstoff und erhöht die Materialfestigkeit nach der Abformung der Zahnreihen. In der biologischen Landwirtschaft, beispielsweise bei Hühnerhaltern (Milbenbekämpfung), wird Kieselgur als natürliches Pestizid geschätzt: Die feinen Schalenbruchstücke sollen mechanische Schäden beispielsweise im Verdauungstrakt von Insekten und Milben hervorrufen und zur Austrocknung führen. ⓘ

Wird das erschütterungsempfindliche Nitroglycerin mit Kieselgur vermengt, entsteht daraus das stoßunempfindliche Dynamit, das deshalb in der älteren Literatur auch als „Gurdynamit“ bezeichnet wird, durch diese Erfindung kam Alfred Nobel zu seinem großen Vermögen. Da die Kieselgur nicht an der Explosionsreaktion teilnimmt (sie ist nicht brennbar), wurde sie bei der Dynamitproduktion durch besser geeignete Stoffe ersetzt, die aktiv an der Explosion teilnehmen können (z. B. Kollodiumwolle). ⓘ

Durch die Zugabe von Kieselgur wird die Beständigkeit und Wetterfestigkeit des Asphalts erhöht, Autoreifen werden abriebfester und temperaturbeständiger. Bei Farben und Lacken wird durch die Zugabe von Kieselgur verhindert, dass sich nach einiger Lagerzeit die Pigmente am Boden absetzen. Zement, Mörtel und Beton werden durch die Zugabe von Kieselgur plastischer und die Verarbeitung wird erleichtert. ⓘ

Bei Düngemitteln wird verhindert, dass die Düngekörner zusammenkleben. ⓘ

In der Margarine- und Fettherstellung wird die Kieselgur als Träger für den Katalysator verwendet. ⓘ

Bei Pferden kann Kieselgur helfen, das Scheuern an Schweif und Mähne im Sommer zu vermindern. ⓘ

Dissousgasflaschen zum Speichern von in Aceton gelöstem Ethin, zum Beispiel die beim autogenen Schweißen verwendeten Acetylenflaschen, enthielten früher karzinogenen Asbest, heute jedoch Kieselgur als poröse Masse. ⓘ

Auf Grund seiner porenreichen Struktur eignet sich Kieselgur hervorragend als Filtrationsmittel, um (Trink)Wasser zu entkeimen, Trüb- und Schwebstoffe zu entfernen und Bakterien zurückzuhalten. Beispielsweise wird es in Brauereien zur Filtrierung von Bier verwendet. ⓘ

Viele Ölbindemittel basieren auf Kieselgur. ⓘ

Arsenbelastung

Im April 2013 wurde bekannt, dass Münchner Forscher das Rätsel um die erhöhten Arsenwerte in deutschen klaren Bieren gelöst haben, der Arsenwert ist in manchen Sorten höher als im genutzten Wasser, weil beim Filtrieren einerseits Schwebstoffe festgehalten werden, andrerseits häufig dort gebundenes Arsen in das nun kristallklare alkoholische Getränk übergeben wird. Da es sich um sehr geringe Mengen handelt, besteht keine Gesundheitsgefahr. In Zukunft soll das Kieselgur zum Filtern häufiger mit Wasser gespült werden. ⓘ