Böller und Raketen Die Chemie des Feuerwerks
Sie leuchten grün, rot oder golden, explodieren mit einem lauten Knall oder verglühen in lametta-artigen Streifen. Doch was genau steckt in Böllern und Raketen? Und warum sind illegale Knaller so gefährlich?
Warum heben die Raketen ab?
Im Inneren der Rakete befindet sich Schwarzpulver, also ein Gemisch aus einem Brennmittel, wie Holzkohle und Schwefel, und einem Oxidationsmittel, wie Kaliumnitrat, das die Verbrennung beschleunigt. Wenn die Zündschnur dieses in Brand setzt, entstehen aufgrund der Reaktion Wärme und Gase wie Stickstoff oder CO2.
Für den Flug ist dann die Bauweise der Rakete verantwortlich: Die Gase können nur durch das Loch an der Rückseite entweichen, das die Zündschnur hineingebrannt hat - dadurch wird sie nach vorne geschoben und hebt ab. Der lange Holzstab sorgt dafür, dass sie gerade in den Himmel steigt und nicht ins Trudeln kommt. Deshalb warnen Experten auch davor, Raketen mit abgebrochenen Holzstangen noch zu zünden, denn sie können unkontrolliert durch die Gegend fliegen und Menschen verletzen.
Und was ist mit Böllern?
Auch hier spielt Schwarzpulver die entscheidende Rolle - und der Aufbau des Böllers: Würde man das Schwarzpulver freiliegend entzünden, würde es einfach abbrennen. Weil es im Böller aber sehr eng in Papier gewickelt ist und es keinen Auslass gibt, entsteht ein hoher Druck und die bei der Reaktion entstehenden Gase bahnen sich explosionsartig ihren Weg. Das Ergebnis: Ein kleiner Lichtblitz, ein lauter Knall und eine zerfetze Hülle. Je mehr Schwarzpulver man verwendet, desto größer ist entsprechend die Explosion. Die absoluten Mengen sind jedoch sehr klein: Selbst für einen großen D-Böller werden nur rund zwei Gramm Schwarzpulver verwendet.
Was sorgt für die verschiedenen Farben?
Die Rakete besteht in der Regel aus zwei Kammern: Wenn in der ersten Kammer der Treibstoff aufgebraucht ist, entzündet sich die zweite Kammer mit einem explosiven Gemisch, auch Effekt-Chemikalien genannt. Darin enthalten sind neben Schwarzpulver verschiedene Salze - sie sorgen für das bunte Spektakel am Himmel.
Mit Magnesium beispielsweise erhält man weißliche Blitz-Effekte, für rote Funken braucht es Substanzen wie Strontium oder Calcium und grün leuchten Kupferverbindungen. Es gibt noch zahlreiche weitere Salze, die alle eine eigene Farbe in den Himmel malen, von karminrot über azurblau bis zu smaragdgrün. Sie alle verbrennen bei Temperaturen von rund 1000 Grad - deshalb kann eine fehlgeleitete Rakete auch so schwere Verletzungen verursachen.
Die Chemikalien werden meistens auf einen Träger aufgebracht, erklärt Christian Schragen vom Feuerwerkshersteller WECO. Dabei handelt es sich üblicherweise um Rapskörner, Hafer oder Reis - wir schießen an Silvester also auch eine ganze Menge Getreide in den Himmel.
Wie entstehen die unterschiedlichen Formen?
Leuchtstreifen am Himmel, ein langes Flackern oder der berühmte Goldregen: Neben den verwendeten Substanzen bestimmt vor allem die Bauweise einer Rakete, wie die Explosion aussieht. Oft sind die Effekt-Chemikalien kreisförmig um den Sprengsatz angeordnet: So entstehen beispielsweise große, runde Explosionsbilder - Pyrotechniker sprechen von Bouquets - am Himmel.
Andere Formen wie der Goldregen lassen sich beispielsweise durch zylindrisch aufgebaute Explosionskammern erzeugen. Ein Flackern mit Dutzenden späteren Explosion kann dadurch zustandekommen, dass unterschiedliche Pulver-Mischungen auf den Rapskörnern übereinander geschichtet werden. "Es gibt Reaktionen, die zu einer eher dunklen Verbrennung führen und es gibt Reaktionen, die Licht produzieren. Strobe-Sätze sind so konzipiert, dass beides im Wechsel geschieht", sagt Schragen.
Warum sind illegale Böller so gefährlich?
Mediziner und andere Experten warnen: Illegale Böller sind ein enormes Gesundheitsrisiko. Das liegt zum einen daran, dass sie deutlich stärker sein können, als es in Deutschland erlaubt ist. Zudem weiß niemand genau, was darin enthalten ist. Das Bundesamt für Materialwissenschaft warnt, sie "enthalten oft nicht nur Schwarzpulver, sondern sind mit einem viel stärker reagierenden Blitzknallsatz gefüllt".
Ein weiteres Risiko ist die Zündschnur: Wenn sie zu schnell abbrennt, etwa weil minderwertiges oder ungeeignetes Material verwendet wird, kann der Böller in der Hand explodieren - und dabei schwerste Verletzungen verursachen. Deshalb sollte man beim Kauf von Feuerwerkskörpern auf Sicherheitsmerkmale wie das CE-Zeichen achten.
Und was ist mit Feinstaub?
Laut Umweltbundesamt (UBA) werden jedes Jahr mehr als 2000 Tonnen Feinstaub durch Feuerwerk freigesetzt, der Großteil in der Silvesternacht. "Diese Menge entspricht in etwa einem Prozent der gesamt freigesetzten Feinstaubmenge in Deutschland", heißt es vom UBA. In vielen Orten, vor allem Großstädten, werden dadurch bestehende Grenzwerte um ein Vielfaches überschritten - teilweise um den Faktor 20, wie der Bundesverband der Pneumologen (BdP) erklärt. Wie schnell die Feinstaubbelastung danach sinkt, hängt vor allem vom Wetter ab. Im schlimmsten Fall kann die Verschmutzung noch Tage andauern.
Feinstaub ist mit vielen Erkrankungen assoziiert und ist laut EU für schätzungsweise 240.000 vorzeitige Todesfälle in den Mitgliedsstaaten verantwortlich. Der BdP warnt, "dass vor allem Patienten mit Asthma und anderen chronischen Atemwegserkrankungen auch unter kurzzeitigen massiven Luftbelastungen relevante Schäden erleiden können".