VII. Ueber die wichtigsten Grundsätze der Bereitung und Benützung des Holzleuchtgases; von Prof. Dr. Max Pettenkofer in München. Aus den gelehrten Anzeigen der k. bayerischen Akademie der Wissenschaften, 1857, Nr. 53 und 54. Pettenkofer, über die Bereitung und Benützung des Holzleuchtgases. Eben damit beschäftiget, eine größere Arbeit über den genannten Gegenstand durchzuführen, deren Veröffentlichung in den Abhandlungen der technischen Kommission bei der Akademie sich jedoch in Folge anderer dringender Beschäftigung noch einige Zeit verzögern wird, erlaube ich mir einstweilen diese kurze Notiz der mathematisch-physikalischen Classe der Akademie mitzutheilen. Die Versuche, das Holzgas zur Beleuchtung zu benützen, haben gegen Ende des vorigen Jahrhunderts in Frankreich ihren Anfang genommen. Die Thermolampe von Lebon, ein Holzgasapparat, hat damals und auch noch Anfangs dieses Jahrhunderts mehrfach die Aufmerksamkeit auf sich gezogen, namentlich in Gegenden von Deutschland, Schweden und Rußland, wo die Steinkohle selten war. Diese Beleuchtungsart konnte sich aber nirgends behaupten und wurde überall wieder schnell verlassen, wohl vorzüglich aus dem Grunde, weil die Leuchtkraft des Gases allzu gering war, und mit dem Steinkohlengase in dieser Beziehung nicht entfernt eine Concurrenz bestehen konnte, welches sich inzwischen mehr und mehr entwickelt wickelt und verbreitet hat. Es ist nicht ein einziger Fall bekannt, daß sich das Holzgas der damaligen Zeit irgendwo auf den Standpunkt eines regelmäßigen Beleuchtungsdienstes erschwungen hätte. Dumas bezeichnet dieß in seiner angewandten Chemie Bd. I Buch II, Capitel VIII (deutsche Bearbeitung von Engelhart und Buchner Bd. I S. 724) mit klaren Worten: „Die Thermolampe von Lebon, ein Apparat, welcher zu gleicher Zeit Wärme und Licht verbreitet, und welchen er als Hausgeräth einführen wollte, hatte keinen Erfolg, sey es nun der schwierigen Behandlung oder des schwachen Lichtes wegen, welches dieselbe erzeugte. Die Gase, welche sich darin bildeten, konnten nur Sumpfluft und Kohlenoxydgas seyn, welche bekanntlich beide sehr schwach leuchten.“ Die auf die Resultate der Thermolampe gegründete Ansicht wurde von allen gelehrten Chemikern angenommen, und es sind bisher in der Wissenschaft keine Thatsachen bekannt geworden, welche dieser Ansicht widersprechen konnten, hingegen viele, welche sie bestätigten. Im Jahre 1849 wurde ich veranlaßt, neue Versuche über Holzgas anzustellen. Ich fand vollkommen bestätigt, was Dumas angibt, nämlich daß man bei der Temperatur der Verkohlung des Holzes nur solche Gase erhält, welche zur Beleuchtung nicht dienen können, weil neben Kohlensäure, Kohlenoxyd und Sumpfgas keine schweren oder Doppelkohlenwasserstoffe sich bilden. Die Temperatur des siedenden Quecksilbers, bei welcher die Steinkohle noch nicht im mindesten zersetzt wird, reicht hin, Holz vollständig zu verkohlen. Wenn man kleine Holzstücke in eine Glasretorte bringt, welche zur Hälfte mit Quecksilber gefüllt ist, und dieses bis zum Sieden erhitzt, so wird das Holz vollständig verkohlt; man erhält schwarze glänzende Kohle. Fängt man die dabei sich entwickelnden Gase auf, so erhält man ein Gemenge, welches nach völliger Abkühlung und Trocknung in 100 Theilen 54,5 Kohlensäure, 33,8 Kohlenoxyd und   6,6 Sumpfgas mit Einschluß von etwa 5 Proc. atmosphärischer Luft enthält. Bei der Prüfung dieses Gasgemisches mit rauchender Schwefelsäure nach der Methode von Bunsen ergibt sich keine bemerkbare Verminderung des Volums, so daß man auf eine fast völlige Abwesenheit von schweren Kohlenwasserstoffen schließen kann. Werden aber die Dämpfe, welche bei der Verkohlung des Holzes entweichen, noch wesentlich höher erhitzt, so entsteht beträchtlich mehr Gas und gehen Zersetzungen vor sich, bei denen schwere Kohlenwasserstoffe sich bilden, und zwar in solcher Menge und von so bedeutendem Kohlenstoffgehalte, daß dieses Holzgas reicher daran ist, als das Gas der gewöhnlichen Steinkohle. Die bei höherer Temperatur aus Holz entstandenen Gase enthalten nach ihrer völligen Abkühlung 18 bis 25 Procente Kohlensäure, 40   „  50      „ Kohlenoxyd,   8   „  42      „ Einfach-Kohlenwasserstoff (Sumpfgas), 44   „  17      „ Wasserstoff,   6   „    7      „ schwere Kohlenwasserstoffe. Nach den Analysen schwankt der Kohlenstoffgehalt eines Volums der im Holzgase enthaltenen schweren Kohlenwasserstoffe zwischen 2,8 und 3,1 Volumen Kohlenstoffdampf.Analyse eines Holzgases aus der Fabrik des Eisenbahnhofes zu München, im ungereinigten Zustande:25,72Kohlensäure,40,59Kohlenoxyd,11,06Einfach-Kohlenwasserstoff,15,07Wasserstoff,  6,91schwerer Kohlenwasserstoff.In 1 Volum der schweren Kohlenwasserstoffe sind 2,82 Volume Kohlenstoffdampf.Analyse eines Holzgases aus der Fabrik der Stadt Bayreuth, wie es zur Beleuchtung diente:  2,21Kohlensäure,61,79Kohlenoxyd,  9,45Einfach-Kohlenwasserstoff,18,43Wasserstoff,  7,70schwerer Kohlenwasserstoff,  0,42Stickstoff.In 1 Volum der schweren Kohlenwasserstoffe sind 3,1 Volume Kohlenstoffdampf. Verschiedene Holzarten geben ziemlich gleich zusammengesetzte Gase, so daß zwischen Buchenholz und Fichtenholz in dieser Beziehung kaum ein Unterschied besteht, der sich auch in den Nebenproducten Holztheer, Holzessig und Holzkohlen nicht wesentlich zeigt. Mit diesen Beobachtungen ist das Holzgas unbestreitbar in die Reihe der leuchtfähigen Stoffe eingetreten. Die Form des Apparates, in welchem die Verkohlung des Holzes und die Erhitzung der Dämpfe vorgenommen wird, kann natürlich sehr verschieden seyn. Meine ersten Versuche im kleinen Maaßstabe führte ich in einem gußeisernen Rohre aus, dessen glühender Theil zu 2/3 mit Holz und zu 1/3 mit kleinen Eisenstücken gefüllt war. Wenn das Rohr und die Eisenstücke hellroth glühend waren, wurde das Holz eingeschoben. Bei der Anwendung im Großen wurde anfangs die Retorte, in welcher das Holz verkohlt wurde, mit Röhren umgeben, welche glühend erhalten wurden, und in denen die Dämpfe hin und her gehen mußten, gegenwärtig aber hat man diese complicirten Retorten verlassen und bedient sich einfacher, welche den Holzdämpfen den gleichen Hitzgrad mittheilen, wie die complicirten. Dieselben sind nämlich im Verhältniß zu einer Ladung Holz (60 Kilogr.) sehr groß, sie würden mit Leichtigkeit die dreifache Menge Holz fassen. Bei diesen einfachen Retorten muß übrigens das Holz sehr gut getrocknet seyn, wenn man viel und gutes Gas erhalten will. In 1 1/2 Stunde ist die Destillation beendigt, und man erhält nach Abzug der Kohlensäure mindestens circa 16 Kubikmeter (nahezu 600 bayer. Kubikfuß) leuchtendes Gas. Die Beobachtung, daß es von der Temperatur der Holzdämpfe abhänge, ob sich nach der Condensation im Gase leuchtende Kohlenwasserstoffe in hinlänglicher Menge finden oder nicht, ist als der Kern der ganzen Holzgasfabrication zu betrachten. In dem Zustande, in welchem das Gas aus der Retorte kommt, und nachdem es abgekühlt, ist es noch nicht brauchbar als Licht; denn es enthält im Vergleiche mit den sonst üblichen Leuchtgasen eine ungewöhnlich große Menge Kohlensäure. Die Gegenwart der Kohlensäure beeinträchtigt die Leuchtkraft aller Gase in einem höchst auffallenden Grade. Das Leuchten einer Gasflamme beruht bekanntlich darauf, daß sich in Folge der Hitze an der verbrennenden Oberfläche derselben Kohlenstoff ausscheidet, und dieser weiß glühend wird, bevor er selbst im Sauerstoff zu verbrennen vermag. Wenn man ein Leuchtgas mit einer hinlänglichen Menge atmosphärischer Luft mischt, so brennt es bekanntlich mit sehr hoher Hitze, aber ohne zu leuchten. Die Temperatur, bei welcher sich Kohlenstoff aus den Leuchtgasen ausscheidet, ist nicht niedriger als jene Temperatur, bei welcher dieser Kohlenstoff in vorhandenem Sauerstoffe verbrennt, ohne sich zuvor auszuscheiden. Ebenso wie der freie Sauerstoff der atmosphärischen Luft, wirkt auch theilweise der gebundene Sauerstoff der Kohlensäure und des Wassers auf die Kohle: im ersten Falle entstehen Kohlenstoff und Kohlenoxyd, im letzteren Wasserstoff und Kohlenoxyd. 2 Volume Kohlensäure können 1 Volum Sauerstoff zur Verbrennung von Kohle abgeben, oder, was in der Flamme das Gleiche ist, die Ausscheidung von weißglühendem Kohlenstoffe in diesem Verhältnisse verhindern. In 1 Volum Kohlensäure ist mithin für die Leuchtkraft eines Gases so viel schädlicher Sauerstoff, als in 2 1/2 Volumen atmosphärischer Luft, welche nur 1/5 Sauerstoff enthält. Hieraus erklärt sich die große Schädlichkeit der Kohlensäure in allen Leuchtgasen. Die Steinkohlen liefern bei der Destillation gemäß ihrer Zusammensetzung viel weniger Kohlensäure als Holz, – zwischen beiden stehen die Braunkohlen. Es ist somit klar, daß die Kohlensäure auch aus dem Holzgase möglichst entfernt werden muß. Im Großen geschieht es mit trockenem Kalkhydrat, und haben die Apparate eine solche Vollkommenheit erreicht, daß bei einiger Sorgfalt höchstens 1/2 Proc. Kohlensäure im Gase zurückbleibt. Ein dritter wichtiger Punkt bei allen Leuchtgasen ist die Größe der Oeffnungen an den Brennern. Schon aus der oben mitgetheilten Zusammensetzung des Holzgases geht hervor, daß dasselbe, auch von Kohlensäure befreit, ein viel größeres specifisches Gewicht haben müsse, als Steinkohlengas. Man kann annehmen, daß das specifische Gewicht durchschnittlich nicht unter 700 beträgt, das der Luft als 1000 angenommen. Das Steinkohlengas erreicht in der Regel nicht 500. Diese Verhältnisse sind von größter Wichtigkeit für die Form und den Umfang des Flammenkörpers. Je leichter das Gas, desto leichter die Ausströmung und Ausdehnung in der Luft, – je schwerer dasselbe, desto träger das Ausströmen und Aufsteigen in der Luft. Ein leichteres Gas wird beim Ausströmen die umgebende Luft mehr durchschneiden und trennen, während ein schwereres Gas sich im Verhältniß mehr mit der umgebenden Luft reiben und mischen wird. Damit diese Mischung mit Luft nicht einen der Leuchtkraft schädlichen Grad erreiche, muß die Ausströmöffnung an den Brennern bei Holzgas wesentlich breiter seyn als bei Steinkohlengas. Holzgas, aus gewöhnlichen Steinkohlengasbrennern, die für ein stündliches Consumo von 70 bis 100 Liter (3–4 Kubikfuß) berechnet sind, unter etwas starkem Drucke gebrannt, gibt in der Regel eine fast ganz lichtlose Flamme, während dasselbe Gas in derselben Menge aus Brennern mit weiten Oeffnungen gebrannt, eine Leuchtkraft entwickelt, welche über der des gewöhnlichen Steinkohlengases steht. Nach sehr genauen und umfangreichen Untersuchungen der Herren von Liebig und Steinheil verhält sich die Leuchtkraft des Holzgases zu der des Steinkohlengases wie 6 : 5. Abgesehen von der Billigkeit, die sich nach localen Verhältnissen richtet, hat das Holzgas einen Vorzug vor dem Steinkohlengase darin, daß es unter allen Umständen frei von Schwefel- und Ammoniak-Verbindungen ist, so daß bei seiner Verbrennung niemals schweflige Säure oder Salpetersäure entstehen kann, was bei Steinkohlengas manchmal in fühlbarem Grade vorkommt. Seiner absoluten Unschädlichkeit für zarte Farben und Metalle hat dieses Gas namentlich seine Einführung in Basel und Pforzheim zu danken. Auch die jüngsten Versuche in Zürich bestätigen wieder die gänzliche Unschädlichkeit des verbrannten und nicht verbrannten Holzgases für die zartesten Farben auf Seide. Der Geruch des Holzgases ist sehr durchdringend und leicht wahrnehmbar, aber den meisten Personen nicht so widerlich, wie der des Steinkohlengases. So viel in aller Kürze über die wesentlichsten, wissenschaftlichen Grundlagen der Holzgasbeleuchtung, welche selbstverständlich auch auf Torf und Braunkohlen anwendbar sind. Es ist vielleicht nicht ohne Interesse einige historische Notizen über die Entstehung des Holzgases beizufügen. Die erste Anregung zur Wiederaufnahme der Versuche über die anscheinend längst erledigte Frage, ob man aus Holz concurrenzfähiges Leuchtgas gewinnen könne oder nicht, verdanke ich Hrn. Baurath Ruland in München. Er veranlaßte mich im Winter 1848/49 zu Versuchen mit sehr harzhaltigem Holze. Als ich aber fand, daß selbst Holz mit 25 Proc. Harzgehalt noch kein Gas von hinlänglichem Kohlenstoffgehalte liefere, fing ich an im Processe der Holzdestillation eine Ursache zu suchen, welche das Entstehen von Leuchtgas verhindere. Als solche betrachtete ich zuletzt die niedrige Temperatur, bei welcher das Holz in Kohle und Dämpfe zerfällt. In diesem Punkte unterscheidet sich die Zersetzung des Holzes und der Steinkohle wesentlich. Während Letztere bei der Temperatur, welche eben zu ihrer vollständigen Verkohlung hinreicht, bereits Gase von sehr hohem Kohlenstoffgehalte liefert, entwickelt Holz bei der viel niedrigeren Temperatur, bei welcher es verkohlt, nur Gase ohne Leuchtkraft; erst bei einer viel höheren Temperatur, als zur Verkohlung des Holzes erforderlich ist, entstehen leuchtende Kohlenwasserstoffe und vermehrt sich auch die Menge der übrigen Gase. Aber selbst nachdem ich dieses wußte und nachgewiesen hatte, blieb mir am Holzgase noch manches räthselhaft, bis ich die unerläßliche Nothwendigkeit der Entfernung der Kohlensäure und die wesentliche Function der Weite der Ausströmöffnungen an den Brennern erkannt hatte. Erst jetzt gelang es mir, die Leuchtkraft des Holzgases zur Anschauung und Geltung zu bringen. Nachdem die Sache principiell so weit geordnet war, sollten die für die Ausführung im Großen nöthigen Erfahrungen gewonnen werden. Ich ermunterte zwei meiner Freunde, Hrn. Baurath Ruland und Hrn. v. Pauli, Director des bayerischen Civil-Bauwesens, ein solches Unternehmen mit Rath und That zu unterstützen. Wir bewarben uns, den damals neuerrichteten Bahnhof in München auf unsere Kosten mit Holzgas zu beleuchten, und das Gas bei gleicher Leuchtkraft noch billiger zu liefern, als man es aus der großen für die Stadt München bestehenden Steinkohlengasfabrik bezogen hätte. Die regelmäßige Beleuchtung des Bahnhofes mit Holzgas begann am 18 März 1851 und besteht seitdem ununterbrochen zur Zufriedenheit der Bahnhofverwaltung und der Unternehmer. Als die Versuche im Großen noch mehr Kapitalien erheischten, schlossen sich uns Dreien noch die HH. Fabrikbesitzer Anton Riemerschmid in München und L. A. Riedinger in Augsburg an. Wenn das Holzgas gegenwärtig als ein gerundeter, brauchbarer Industriezweig vor den Augen der Welt steht, so hat man es nur dem Vertrauen, der Opferbereitwilligkeit und Einsicht meiner vier Freunde zu danken, denen ich anfangs nichts weiter zeigen konnte als die Resultate eines kleinen unansehnlichen Apparates in meinem Laboratorium, wo ich höchstens 100 Gramme Holz aus einmal destilliren konnte. Ein so kleiner Maaßstab genügte diesen einsichtsvollen Männern, um sich zu entschließen, das Holzgas gegenüber dem Vorurtheil der gesammten wissenschaftlichen und industriellen Welt ins Leben einzuführen. Um die technische Entwicklung und Ausbildung der Sache hat Hr. L. A. Riedinger das überwiegendste Verdienst, und ich betrachte es als ein besonders glückliches Ereigniß, daß sich die ganz ungewöhnliche technische und industrielle Begabung dieses Mannes auch dem Holzgase zugewendet hat. Das Holzgas hat seit 6 Jahren in Deutschland und der Schweiz bereits eine nennenswerthe Verbreitung, namentlich durch die Thätigkeit des Hrn. Riedinger erhalten. Abgesehen von einzelnen Anstalten und Fabriken sind die Städte Bayreuth, Koburg, Würzburg, Darmstadt, Gießen und Zürich durch Hrn. Riedinger, die Stadt Basel durch Hrn. Dollfus, die Stadt Pforzheim durch Hrn. Benkieser und die Stadt Gotha durch Hrn. Blochmann in dieser Zeit mit Holzgas beleuchtet worden. In Folge der von Hrn. Riedinger erzielten günstigen Resultate sind neuerdings mit den Städten Regensburg, Ulm, Erlangen, St. Gallen und Kempten bereits feste Verträge für Holzgasbeleuchtung abgeschlossen worden, welche theils in diesem, theils in den folgenden Jahren zur Ausführung kommen werden.