Forscher im Kampf gegen Korrosion

Einfach durchgerostet

Allein in Deutschland vernichtet diese Korrosion jedes Jahr Technik und Infrastruktur im Wert von 75 Milliarden Euro. Bild vergrößern
Allein in Deutschland vernichtet diese Korrosion jedes Jahr Technik und Infrastruktur im Wert von 75 Milliarden Euro.

Wer kennt sie nicht, die lustigen Geschichten vom Ritter Rost? Im echten Leben ist die Korrosion von Eisen und Stahl, wie Rosten wissenschaftlich präzise heißt, allerdings nicht lustig. Seit unsere Vorfahren vor über 3000 Jahren Eisen als Werkstoff entdeckt haben, hat unsere Technik sozusagen Karies bekommen. Ganze Flotten von Schiffen, Fahrzeugen, Unmengen von Schienen, Brücken und Stahlbetonbauten hat der Rostfraß schon zerbröseln lassen. Allein in Deutschland vernichtet diese Korrosion jedes Jahr Technik und Infrastruktur im Wert von 75 Milliarden Euro. Das sind immerhin fast drei Prozent des Bruttoinlandsprodukts.

Aber was ist Rost eigentlich ganz genau? Und wie könnte man ihn wirksamer bekämpfen? Wer wissenschaftliche Antworten auf diese Fragen sucht, ist am Max-Planck-Institut für Eisenforschung in Düsseldorf genau richtig. Dort, in der Abteilung von Martin Stratmann, Direktor am Institut, leitet Frank Renner ein internationales Team, das an diesem Thema forscht. Denn was beim Rosten auf der Größenskala der Moleküle und Atome abläuft, hat die Wissenschaft keineswegs völlig enträtselt. Natürlich ist schon lange klar: Das zweithäufigste Element auf der Erde, der Sauerstoff, greift das häufigste Element, das Eisen, chemisch an. Einem Sauerstoffatom fehlen zwei Elektronen, um die Plätze in seiner äußeren Elektronenschale voll zu besetzen. Das macht Sauerstoff zu einem aggressiven Elektronenräuber, wenn er auf andere chemische Elemente trifft. Der Elektronendiebstahl heißt „Oxidieren“, nach dem vom Altgriechischen abgeleiteten Namen Oxygenium für Sauerstoff.

Eisen ist für Sauerstoff ein leichtes Opfer, das recht willig zwei oder drei Elektronen abgibt. Unter trockenen Bedingungen überzieht sich Eisen mit einer dünnen Oxidschicht, die vor weiterer Oxidation schützt. Mit dem braunen, bröckeligen Rost hat diese Eisenoxidschicht allerdings noch wenig gemein. Rost entsteht erst, wenn Wasser ins Spiel kommt. Normalerweise ist Luft weder trocken noch perfekt sauber. In den meisten Regionen, in denen Menschen leben, gibt es Niederschlag. Und wenn es nicht regnet, enthält die Luft in der Regel viel Feuchtigkeit.  Hinzu können aggressive Luftschadstoffe kommen, die die Korrosion von Metallen beschleunigen. Ist die Konzentration bestimmter Schadstoffe, etwa Schwefelverbindungen, sehr hoch, dann werden die Wassertropfen sogar zu einer Säure, die Eisen regelrecht anätzt. Diese „Säurekorrosion“ spielt allerdings in Deutschland keine wesentliche Rolle mehr, weil die Luft seit den 1980er-Jahren zum Glück viel sauberer geworden ist.

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