LXXV. Einige Bemerkungen über Salpeter-Erzeugung; von Reinhold v. Reichenbach. Aus dem Jahrbuch der k. k. geologischen Reichsanstalt, Jahrg. I. Nr. 2. v. Reichenbach, über Salpeter-Erzeugung. Der Salpeter ist bekanntlich ein Neutralsalz, das aus Salpetersäure und Kali zusammengesetzt ist. Sein Vorkommen in der Natur ist im allgemeinen ebenso bekannt, wie die Art und Weise seiner künstlichen Erzeugung; doch ist man erst in neuester Zeit zu der bestimmten Ansicht gelangt, daß seine Entstehung auf einer Oxydation des Ammoniaks zu Salpetersäure beruhe, welche wesentlich durch die Gegenwart von Alkali oder Erdbasen befördert oder bedingt werde. Das natürliche Vorkommen des Salpeters hängt, wie man weiß, zusammen mit der Verwitterung kalihaltiger Gesteine, namentlich feldspathhaltiger Kalksteine, die zugleich mehr oder weniger reich an organischen Ueberresten sind, und daher einen gewissen Gehalt von stickstoffhaltiger Substanz besitzen. Diese organisch-thierische Substanz ist es, die bei geeigneter Temperatur eine chemische Entmischung erleidet, d.h. mehr oder weniger rasch in faule Gährung übergeht, von welcher sodann kohlensaures Ammoniak dasjenige Product ist, welches zumeist oder allein den Stickstoff mit sich fortführt. Dieses flüchtige Ammoniaksalz entweicht unter gewöhnlichen Umständen allmählich in die äußere Luft; bei offenem Zugang des Sauerstoffs der Atmosphäre in das Innere einer porösen Steinmasse aber erfährt es eher noch eine theilweise Zersetzung und Oxydation zu salpetersaurem Ammoniak, sowie zu salpetersaurem Kalk und salpetersaurem Kali. Außerdem ist überall, wo zufällig thierische Substanzen in unmittelbarer Berührung mit Kali, Kalk und Sand an freier ruhender Luft in Fäulniß übergehen, die reichliche Bildung jener salpetersauren Salze beobachtet worden, und diese Beobachtung hat dann auch den Weg gezeigt, den Salpeter willkürlich entstehen zu machen, also künstlich zu erzeugen. Es werden nämlich zu diesem Zwecke Gemenge von Dammerde, Kalk, Mergel, Holzasche, Bauschutt u.s.w. mit thierischen Ueberresten aller Art in große Haufen aufgeschichtet, ausgetrocknet, und von Zeit zu Zeit mit Lauge oder Jauche begossen, um so im Innern der Masse jenen Fäulnißproceß herbeizuführen und zu unterhalten, der zunächst Ammoniak zu liefern im Stande ist. Dabei hat man es weiter für eine theilweise Umwandlung des Gemenges in Salpeter vorzüglich wichtig gefunden, daß solche Haufen oder Wände nicht zu fest oder dicht gemacht werden, sondern eine gewisse Lockerheit und große Oberfläche besitzen, um die äußere Luft möglichst leicht ins Innere eindringen zu lassen. Die Bekanntschaft mit diesen wenigen Grundregeln der künstlichen Salpeter-Erzeugung wird hinreichen, um die Frage weiter erörtern zu können, ob dieses Fabricationsverfahren allen Anforderungen der technischen Chemie gegenwärtig noch entspreche oder ob dasselbe wohl bedeutender Verbesserungen fähig seyn möchte. Prüfen wir nun dieses Verfahren in seinen Einzelnheiten strenger, so möchten sich uns zunächst etwa folgende Bemerkungen oder Ausstellungen daran aufdringen lassen. 1) Die Mischung der aufeinander einwirken sollenden Materialien geschieht meistentheils zu unregelmäßig und unsicher, so daß man nicht leicht überzeugt seyn kann, dabei auch das für den eigentlichen Zweck vortheilhafteste Verhältniß von organischen und von den verschiedenen mineralischen Substanzen angewendet zu haben. 2) Die Anwesenheit oder sogar das Vorherrschen der unorganischen Stoffe in den Haufen, obwohl in Einem Betracht unvermeidlich und nothwendig, verhindert doch anderseits wieder selbst den rascheren Fortgang der faulen Gährung, also damit gerade jene Ammoniakbildung, die doch die Salpetersäure allein liefern kann; ein Umstand, dem insbesondere die ganz außerordentliche Langsamkeit des gesammten Processes der Salpeter-Erzeugung im Großen zuzuschreiben seyn dürfte. 3) Die gleichmäßige Unterhaltung der angemessensten Temperatur wird in der Regel nicht genug beachtet, noch gehörig bewerkstelligt, wodurch in der kälteren Jahreszeit gänzliche Stockung des ganzen Processes eintreten, folglich abermals die Production an Salpeter bedeutend beeinträchtigt werden muß. Endlich: 4) Nachdem sich entschieden herausgestellt hat, daß nur die Gegenwart von Ammoniak zur Salpetersäurebildung als wesentliche Bedingung erfordert wird, so mag es nicht gerade nothwendig seyn, dasselbe durch einen unmittelbaren Fäulnißproceß zu erzeugen, sondern es wird auch aus anderen Quellen gewonnen, und im reinen Zustande unter den geeigneten Verhältnissen mit gleichem Erfolg zur Salpetererzeugung dienen und verwendet werden können, wodurch offenbar die ganze Fabrication von zufälligen Umständen und Oertlichkeiten weit unabhängiger gemacht würde. Wenn man, wie es wohl bisher an den meisten Orten der Fall seyn mag, die Salpetergewinnung nur etwa als landwirthschaftliches Nebengeschäft betreibt, wo an Raum und Zeit wenig gelegen ist, da kann auch jenes gewöhnliche Verfahren genügen. Anders ist es jedoch, wenn die Aufgabe gestellt würde, eine gewisse sehr große Menge Salpeter jährlich zu erzeugen, oder wenn es sich darum handelte, den Staat gänzlich unabhängig von aller auswärtigen Zufuhr dieses wichtigen Materials zu machen. Für solche Fälle wird es rathsam seyn, alle Hülfsmittel und Kräfte aufs vollkommenste für den Zweck der eigenen Production zu benutzen und zu erschöpfen, weßhalb wir denn die oben angeführten vier Fragepunkte noch im Einzelnen näher besprechen müssen. Was nun Erstens die Mischung der wechselwirkenden Materialien betrifft, so ist wohl im Auge zu behalten, daß man vor jedem anderen Salze salpetersaures Kali zu erzeugen beabsichtigt. Kali soll daher in ansehnlicher Menge in der Mischung zugegen seyn, und fast in ebenso großer als der Kalk. Der Kalk aber wird am besten im caustischen Zustande oder als Hydrat angewendet werden, wobei seine basische Wirkung offenbar weit größer seyn muß, als wenn er an Kohlensäure gebunden ist. Seine nützlichste Wirksamkeit wird in diesem Falle gerade durch seine Fähigkeit bedingt seyn, die Kohlensäure des Kali sowohl als des Ammoniaks aufzunehmen, wodurch deren eigene basische Wechselwirkung und Sauerstoffanziehung wesentlich erleichtert und verstärkt werden dürfte. Man könnte zwar auch zunächst nur salpetersauren Kalk erzeugen und diesen nachher durch kohlensaures Kali zu Salpeter zerlegen; es ist jedoch schon a priori nicht wahrscheinlich, daß die chemische Thätigkeit des Kali als der stärksten Basis, in diesem Falle durch jene des Kalks vollständig vertreten, oder mit andern Worten, daß die Salpetersäurebildung durch Kalk allein in demselben Maaße befördert werde, wie durch die gleichzeitige Gegenwart von Kali und Kalk. Zur genaueren Ausmittelung dieses Verhältnisses verdienen übrigens besondere Versuche angestellt zu werden, wenn es daran fehlen sollte. Was nun das in dem Salpeter erzeugenden Gemenge nothwendige Kali im allgemeinen betrifft, so läßt sich mit einigem Grund behaupten, daß die Holzasche, durch welche dasselbe in der Regel geliefert werden muß, sich mit Erfolg werde ersetzen lassen durch gewisse kalireiche Felsarten im pulverisirten Zustande, wozu vorzüglich Granit, Syenit, Trachyt, Porphyre, Basalt und andere zu rechnen sind. Werden nämlich dergleichen Plutonische oder vulcanische Gesteine zu einer sandähnlichen Masse gepocht und mit einer entsprechenden Menge Kalkhydrat vermengt, so wird ihr Kaligehalt allmählich abgeschieden und ihre Kieselsäure von Kalk aufgenommen werden. Das so frei gewordene Kali wird aber sofort zur Salpeterbildung wirksam seyn können, sowie es Ammoniak vorfindet. Solches Gesteinpulver wird zugleich dadurch sich nützlich erweisen, daß es den sonst nöthigen Zusatz von gemeinem Sande oder von Dammerde entbehrlich macht, deren Beimischung zu Asche und Kalk eben keinen andern Zweck hat, als die ganze Masse locker und porös zu erhalten und so das Innere der Luft zugänglich zu machen. Es scheint daher für den fraglichen Gegenstand zeitgemäß und nicht unwichtig, die genannten verschiedenen Felsarten in dieser Beziehung einer Reihe genauer Versuche zu unterziehen, um so auf unmittelbarem Wege zugleich deren Kaligehalt gewinnen zu lernen. Bekanntlich ist der Salpeter, welcher in großer Menge in Ostindien natürlich gefunden wird, unter allen Sorten bei weitem der reinste; er bildet sich bei der langsamen Verwitterung kalkhaltiger Kalksteine. Besondere Aufmerksamkeit und Untersuchung möchte ferner die Holzkohle verdienen, bezüglich ihrer Fähigkeit, die Salpeterbildung einzuleiten. Es ist nämlich wahrscheinlich, daß durch ein Gemenge von Kali und Kohle (sogenannte alkalisirte Kohle) bei Zutritt von Ammoniakgas mit atmosphärischem Sauerstoff und bei geeigneter Temperatur die Erzeugung der Salpetersäure mehr begünstigt und beschleunigt werde, als durch jede andere Mischung, da die große Anziehungskraft der Kohle für Gase aller Art längst bekannt ist. In jedem Fall wird grobes Kohlenpulver, z.B. Kohlenlösche, die Erde oder den Sand, soweit sie bloß zur Lockerhaltung der Masse dienen, mit Vortheil ersetzen können. Uebrigens mag nebenbei bemerkt werden, daß sich aus den angeführten Felsarten das Kali auch unmittelbar als Potasche gewinnen lassen würde, wenn dieses einmal bei mangelnder Holzasche nöthig werden sollte. Man würde durch Einwirkung von kohlensaurem Gase unter gehöriger Pressung unschwer dieses Ziel erreichen können, wenn auch bisher noch nicht versucht worden ist dieses Verfahren im Großen anzuwenden. Unsere Mineralwässer zeigen hinlänglich die Möglichkeit solcher Zersetzungsweise der Gesteine. Es gilt endlich für die Mischung der Materialien hier noch der allgemeine Grundsatz, daß je reiner die Bestandtheile sind, die in chemische Wechselwirkung treten, um so reiner auch deren Product ausfallen müsse. Kommen also Kali, Kalk und Ammoniak schon in sehr gereinigtem Zustande in gegenseitige Berührung, so muß ein sehr reiner Salpeter unmittelbar erhalten werden. Dieser Umstand ist wohl nicht ganz gleichgültig, namentlich in Betreff des kohlensauren Kalis, welches sich seiner außerordentlichen Löslichkeit wegen weit leichter von allem fremdartigen Salze befreien läßt, als dieß nachher mit dem fertigen Salpeter der Fall ist, dessen chemisch reine Darstellung durch Krystallisiren u.s.w. viel mehr Mühe macht. So wird an Arbeit beim Raffiniren erspart, was an größerer Sorgfalt für die Reinheit der Materialien aufgewendet worden. Der Zweite der oben berührten Punkte bezog sich auf die unzweifelhafte Thatsache, daß der Fortschritt der faulen Gährung organischer Körper, auf welcher bei der Salpeterbereitung die Ammoniakbildung in der Regel beruht, durch die Gegenwart vieler mineralischer Stoffe im Innern der Massen stets mehr oder weniger verlangsamt oder ganz aufgehoben werden müsse, indem nun andere wechselseitige Verbindungen der Elemente entstehen, welche die weitere Zersetzung der organischen Substanz theils verzögern, theils ganz verhindern. Hieraus ergibt sich offenbar für die Beschleunigung des Processes der beabsichtigten Ammoniakerzeugung die Zweckmäßigkeit oder Nothwendigkeit, die Masse der organischen Substanzen völlig getrennt von den mineralischen Stoffen zu halten und ihre Fäulniß neben ihnen, d.h. in ihrer möglich größten Nähe, einzuleiten. Ferner folgt aus der flüchtigen Natur des dabei entwickelten kohlensauren Ammoniaks, daß diese faule Gährung nicht an offener Luft, sondern in einem abgeschlossenen Raume vor sich gehen soll, um dem sonst unvermeidlich großen Verlust an sich bildendem Ammoniak zu begegnen. In der That zeigt auch Beobachtung und Erfahrung, daß ganz besonders Höhlenräume der Salpeterbildung günstig sind. Da die Atmosphäre stets mit Macht bestrebt ist ihr irgendwo gestörtes Gleichgewicht selbst wieder herzustellen, so bedarf es eben keines lebhaften Luftwechsels, wie er häufig für nöthig erachtet wird, um sich dennoch eines hinreichenden Zutritts von Sauerstoff versichert halten zu können. Aus dem Umstande, daß der allgemeine Fäulnißproceß der organischen Substanzen in der gemengten Masse in lebhaftem Gange erhalten werden muß, wenn eine reichliche Ammoniakbildung und somit rasche Salpetererzeugung stattfinden soll, folgt ferner die Wichtigkeit des dritten der angeführten Hauptpunkte, nämlich die der gleichmäßigen Erhaltung der gehörigen Temperatur. Es ist wohl bekannt, daß nur in den heißen Ländern (Ostindien, Chile u.s.w.) der natürliche Salpeter in sehr großer Menge angetroffen wird, da nur hier die Bedingungen einer rascheren Verwitterung und Zersetzung der in den Steinmassen vorhandenen organischen Reste hinlänglich erfüllt sind, während in der Kälte alle chemische Wechselwirkung der Stoffe abnimmt und endlich ganz aufhört. Eine künstliche Salpeterbildung wird daher mit dem sichersten und schnellsten Erfolge nur bei einer bestimmten höheren Temperatur der umgebenden Luftschichten stattfinden, deren genauere Ausmittelung gleichfalls ein wichtiger Gegenstand besonderer Versuche seyn wird. Der so ausfindig gemachte vortheilhafteste Temperaturgrad wird dann durch alle zu Gebote stehenden Mittel in den der Salpeterfabrication gewidmeten Räumlichkeiten gleichmäßig zu erhalten seyn, um in gegebener Zeit ein Maximum der Production zu bewirken. – Der chemische Proceß als solcher geht überall fast augenblicklich vor sich, sobald die Bedingungen alle vollständig eintreten, auf denen er eben beruht. Es ist klar, daß die ganz unverhältnißmäßige Langsamkeit der Salpeterbildung in den sogenannten Plantagen ihren Grund nur darin haben kann, daß diese Bedingungen in ihrer Gesammtheit nur sehr mangelhaft erfüllt sind; anders wäre der große Zeitaufwand, den die chemische Action für ihre Vollendung dort in Anspruch nimmt, kaum zu begreifen. Und endlich zum Vierten, nachdem wir die Gewißheit gewonnen haben, daß es im wesentlichen nur um Ammoniakerzeugung sich handelt, um sofort zur Salpeterbildung zu gelangen, so ist es augenscheinlich, daß wir auch alles andere, auf was immer für Weise erhaltene Ammoniak ebensowohl zur Salpeterfabrication werden verwenden und somit dieses Geschäft gänzlich unabhängig von der Gegenwart jedes Fäulnißprocesses werden betreiben können. Kali und Ammoniak sind also die beiden chemischen Potenzen, deren allein man sich im gehörigen Umfange zu versichern haben wird, um der künstlichen Salpetererzeugung jede beliebige Ausdehnung und Beschleunigung geben zu können. Was aber die zweckmäßigste Art und Weise der innigen Berührung dieser Hauptfactoren und ihre Vermischung mit Kalk, Sand oder Kohle anbelangt, sowie endlich die günstigste Temperatur und den besten Feuchtigkeitsgrad, bei welchem die allgemeine Wechselwirkung und die Oxydation des Ammoniaks am leichtesten und energischesten vor sich gehen wird, so kann darüber wohl allein eine planmäßig durchgeführte Reihe von Versuchen sicher entscheiden, welche anfänglich in kleinem Maaßstabe unternommen, zunächst die Zahlenverhältnisse annähernd festzustellen hätte, mit denen dann später im Großen operirt werden mag. Es ist aber schon bemerkt worden, daß in den Plutonischen Massen der Erdoberfläche ein reicher Vorrath von Kali abgelagert ist, den noch zu schöpfen die wohl nicht unlösbare Aufgabe der technischen Chemie vorschreibt. Ammoniak wird zunächst durch jeden Fäulnißproceß, aber schneller noch durch die trockene Destillation thierischer Substanzen überhaupt gewonnen; nach neueren Erfahrungen kann auch die Verkohkung von Steinkohlen, Braunkohlen, Torf u.s.w. eine bedeutende Menge Ammoniak liefern, wenn deren Destillationsproducte aufgefangen und verdichtet werden. Wo demnach für den Bedarf von Hüttenwerken u.s.w. große Massen von Kohks erzeugt werden müssen, dort mag es auch rathsam werden, auf den Gewinn dieses werthvollen Nebenproductes künftig noch größeres Gewicht zu legen. Sollten, was gerade nicht wahrscheinlich, alle diese genannten Quellen von Ammoniak zu irgend einer Periode nicht ausreichen, so kann man sich dasselbe auch noch auf einem andern ungewöhnlichen Wege, bloß mittelst des atmosphärischen Stickstoffs und ohne alle Beihülfe organischer Substanzen mit wenig Schwierigkeit verschaffen. Ammoniakgas bildet sich nämlich in ziemlicher Menge, wenn Stickgas nebst Wasserdampf über ein glühendes Gemenge von Kohle und Potasche (kohlensaures Kali) langsam hingeleitet wird. Diese Entstehungsweise des Ammoniaks könnte also unter Umständen für die Salpetererzeugung von einiger Bedeutung werden. Indessen bedarf das Verhältniß des erforderlichen Brennmaterialaufwandes zur erzielten Ammoniakproduction hiebei noch einer weiteren Prüfung und genauem Bestimmung, um sich von der praktischen Anwendbarkeit dieses Verfahrens überzeugen zu können. Im Vorangehenden sind nun die vornehmsten Bedingungen aufgesucht und bezeichnet worden, welche zu erfüllen wären, um die bisher übliche Methode der künstlichen Salpeterbildung auf die möglich höchste Stufe der Vervollkommnung zu bringen und die Fabrication desselben von fremder Zufuhr an Rohstoffen des Auslandes unabhängig zu machen. Nur der Vollständigkeit wegen mögen bei dieser Gelegenheit noch zwei andere Wege kurz angedeutet werden, auf welchen gleichfalls Salpetersäure oder Salze derselben sich erzeugen lassen, wenn dieselben auch vorläufig mehr bloß ein theoretisches Interesse darbieten und es noch weiterer Forschungen bedarf, um zu entscheiden, ob dasselbe mit der Zeit ein praktisches werden könne. Wird Ammoniakgas, mit Sauerstoff gemengt, über glühenden Platinschwamm geleitet, so entsteht (nach Kuhlmann) eine beträchtliche Menge salpetersauren Ammoniaks, welches sich leicht in salpetersaures Kali umwandeln läßt. In welchem Verhältniß diese Erzeugung aber zum Verbrauch an Brennstoff, zur Masse, Form und Beschaffenheit des Platinschwamms und zur Dauer seiner Wirksamkeit stehe, darüber fehlen zur Zeit noch specielle Angaben. Allein erst nach Untersuchung und genauer Feststellung dieser verschiedenen Punkte wird es möglich seyn, ein sicheres Urtheil zu gewinnen über die Ausführbarkeit dieser Methode im Großen, welche an Einfachheit der Wirkung allerdings jede bekannte und gebräuchliche weit übertreffen würde. Eine dem Platinschwamm ganz ähnliche Einwirkung auf Ammoniakgas bei Gegenwart von Sauerstoff hat glühendes Eisenoxyd gezeigt, welches daher seiner weit leichteren Herbeischaffung wegen noch mehr Beachtung verdienen müßte, als jener. Inwieweit aber dessen Wirksamkeit für Salpetersäurebildung eine anhaltende ist, oder ob es dabei theilweise Reduction erleidet u.s.f., dieses und anderes Verhalten des Eisenoxyds in vorliegendem Falle mag gleichfalls weiterer Untersuchung bedürfen. Es ist endlich eine ziemlich alte, von dem berühmten englischen Physiker Cavendish zuerst beobachtete und festgestellte Thatsache, daß beim Durchschlagen sehr zahlreicher elektrischer Funken durch ein Gemenge von Stickstoff- und Sauerstoffgas, sowie es die atmosphärische Luft darstellt, immer eine geringe Menge von Salpetersäure oder salpetersaurem Ammoniak gebildet werde. Ist auch Wasserstoff in dem Gasgemenge zugegen, so wird diese Salpetersäurebildung bedeutend erleichtert und vermehrt, und man erinnert sich dabei, daß bei Verbrennung von Wasserstoffgas in gewöhnlicher Luft ebenfalls immer Spuren von Salpetersäure in dem gebildeten Wasser erscheinen. Diese Begünstigung der Verbindung von Sauerstoff und Stickstoff durch Anwesenheit von Wasserstoff hat ihren Grund vornehmlich in dem sehr bedeutenden Hydratwassergehalt der reinen concentrirten Salpetersäure, welcher 14 Proc. ihres Gewichts beträgt und ohne den sie, wie man weiß, im freien Zustande nicht bestehen, also auch nicht entstehen kann. Soll demnach dieses Verfahren praktische Bedeutung versprechen dürfen, so muß bei dießfälligen Versuchen vor allem darauf Bedacht genommen werden, daß der Mischung von Stickstoff und Sauerstoff entweder Wasserstoffgas oder fertig gebildetes Wasser in irgend einer Form in gehöriger Menge gleichzeitig dargeboten werde. Auch ein Kohlenwasserstoffgas würde dazu Wohl dienen können, da es ebenfalls mit Sauerstoff Wasser liefert; noch einfacher aber scheint die Bedingung der Mitwirkung von Wasser dadurch erfüllt werden zu können, daß ein sehr feiner dichter Regen innerhalb des Gasgemenges gebildet würde, zwischen welchem der elektrische Funkenstrom hindurch ginge. Hätte das Wasser dieses Regens etwa Kali in Auflösung, so würde auf diesem Wege unmittelbar Salpeterlösung erhalten werden. – Die vortheilhafteste Temperatur von Wasser und Luft, sowie die beste Wirkungsweise der Funken selbst, je nach ihrer Zahl, Größe und Gestalt bleiben aber für jetzt durch eigens aufzustellende Versuche noch auszumitteln. Erst wenn der Kraftaufwand zum Betrieb einer Elektrisirmaschine oder die Kosten irgend einer andern Elektricitätsquelle sich werden vergleichen lassen mit der Menge des in einem gegebenen Zeitraum auf diese Weise gebildeten Salpeters, wird es erlaubt seyn, eine bestimmte Ansicht auszusprechen, ob diesem bisher wenig beachteten Phänomene eine wirklich praktische Nachahmung im großen Maaßstabe zur Gewinnung von Salpetersäure in Zukunft bevorstehe. Ganz unmöglich oder unwahrscheinlich ist dieß keineswegs, wenn man bedenkt, daß schon die schwache und auf weite Strecken zerstreute Elektricität der Gewitter hinreicht, dem Regenwasser nachweisbare Spuren von freier oder gebundener Salpetersäure mitzutheilen. Auch hier möchte es bloß darauf ankommen, die Umstände und Bedingungen alle zu erforschen und herbeizuführen, unter welchen eine bestimmte chemische Action jederzeit unfehlbar eintreten muß.