Vorführung der Feuerwehr Purkersdorf bei der 50. NÖ Chemie-Olympiade

Die besten 74 Schülerinnen und Schüler aus 15 Gymnasien aus ganz Niederösterreich sind am 23.04.2024 ins Gymnasium Purkersdorf gekommen, um dort gegeneinander anzutreten. Sie hatten eine zweistündige praktische Prüfung im Labor und eine dreistündige theoretische Prüfung zu absolvieren. Am Tag nach der Prüfung, die in allen neun Bundesländern gleichzeitig stattfand, gab es zur Erholung ein chemie- und action-reiches Rahmenprogramm, bevor es zur ersehnten Siegerehrung ging.
Im Vorfeld zur Chemie-Olympiade hatte Chemie-Professor Erwin Klein, die Feuerwehr Purkersdorf gefragt, ob sie nicht eine kleine Feuershow zusammenstellen könnten, in der ein wenig die chemischen und physikalischen Hintergründe der Brandbekämpfung erläutert werden. Dieser Bitte haben wir gerne entsprochen, zumal das Gymnasium Purkersdorf der Feuerwehr schon mehrmals den Chemiesaal für Vorträge zur Verfügung gestellt hat.

Hat man einmal verstanden hat, welche Komponenten notwendig sind, damit ein Feuer entstehen kann, nämlich Brennstoff, Sauerstoff und Energie, hat man auch schon die Hebel, an denen man schrauben kann, um ein Feuer wieder zu löschen. Doch ist es wirklich so einfach? Warum kann man dann ein Streichholz in Diesel auslöschen und beim Benzin reicht schon ein kleiner Funke und es brennt?

Das liegt am unterschiedlichen Flammpunkt dieser Treibstoffe. So kann man Diesel erst ab einer Temperatur von etwa 55 °C anzünden, während Benzin noch bis zu einer Temperatur von -20 °C entzündbar bleibt.
Aber wie war das nun mit dem Löschen? Die Hebel waren Brennstoff, Sauerstoff und Energie. Den Brennstoff aus einem Feuer zu entfernen ist meist nicht so einfach, es sei denn, man kann eine Gas- oder Treibstoffleitung abdrehen. In vielen Fällen ist es leichter die weitere Zufuhr von Sauerstoff zu reduzieren oder unterbinden. Ein berühmtes Beispiel ist der Deckel, den man auf das brennende Fett legt. Aber auch das CO2 aus einem CO2-Löscher erstickt die Flammen, indem es den Sauerstoff verdrängt. Die dritte Möglichkeit ist das Entziehen von Energie, durch Kühlung. Die Feuerwehr bedient sich hier des preiswerten und gut verfügbaren Kühlmittels Wasser, welches für viele, meist feste Brennstoffe gut funktioniert. Doch warum breitet sich das Feuer aus, wenn man versucht, brennendes Benzin mit Wasser zu löschen?

Das liegt an der geringeren Dichte des Benzins im Vergleich zum Wasser. Oder einfacher gesagt, das brennende Benzin schwimmt auf dem Wasser davon. Gibt man aber Seife ins Wasser und schlägt noch viel Luft hinein, erzeug man Schaum, der wiederum viel leichter ist als Benzin. Damit kann man leicht den brennenden Treibstoff abdecken und die Flammen ersticken.

Viel herausfordernder ist das Löschen von Metallbränden. Brennendes Magnesium, welches bei einer Temperatur von bis zu 3000 °C brennt, kann weder mit Wasser noch mit Schaum gelöscht werden. Bei diesen Temperaturen wird Wasser in seine Ausgangselemente Wasserstoff und Sauerstoff (in dieser Mischung auch als Knallgas bekannt) gespalten, die dann gleich wieder explosionsartig verbrennen.

CO2 erleidet in Kontakt mit brennendem Magnesium ein ähnliches Schicksal. Es zersetzt sich zu Kohlenstoff und Sauerstoff, welche gleich wieder mit heller Flamme verbrennen.

Doch was kann man tun? Man verwendet ganz unspektakulär trockenen Sand oder trockenen Zement. Es bildet sich eine Schmelze, die keinen weiteren Sauerstoff mehr an das Metall lässt.

Eine besondere Art des Metallbrands stellt die sogenannte Thermit-Reaktion dar. Hierbei reagieren Eisenoxid (Rost) und Aluminium bei einer Temperatur von ca. 2400 °C zu elementarem Eisen und Aluminiumoxid. Dieses Verfahren wird bis heute zum Schweißen von Eisenbahnschienen verwendet. Auch als Booster-Raketen-Treibstoff wird Thermit benutzt. Nachdem sich hier der Sauerstoff schon in der Mischung befindet, lässt sich diese Reaktion, wenn sie einmal gestartet ist, quasi nicht mehr stoppen, da von außen kein weiterer Sauerstoff benötigt wird. Hier muss man einfach abwarten.

Als letztes wurde die Fett-Explosion präsentiert. Wenn Öl (z.B. Rapsöl) über 230 °C erhitzt wird, entsteht ein zündfähiges Öl-Luft-Gemisch, welches sich ab einer Temperatur von ca. 300 °C selbst entzünden kann. Das Schlimmste, was man in dieser Situation tun kann, ist Wasser oder andere Flüssigkeiten in das heiße Öl zu gießen. Das Wasser, welches eine geringere Dichte als das Öl hat, sinkt im Topf zu Boden und verdampft schlagartig. Dabei reißt der Wasserdampf das Öl in fein verteilter Form mit in die Luft, wo es sich dann in einem großen Feuerball entzündet.

Was wäre die richtige Reaktion? Ganz einfach: Deckel drauf, Feuer aus!

Das Team der Feuerwehr Purkersdorf, bestehend aus Dirk B. Strickmann, Nikolaj Hlavka, Mario Köck, Daniel Mayr und Lukas Strass, wünscht den Teilnehmerinnen und Teilnehmern der 50. NÖ-Chemie-Olympiade weiterhin alles Gute, gratuliert den Siegerinnen und Siegern und bedankt sich für das rege Interesse.

Fotos: Harald Adensamer, Birgit Schaller (BiSness)

Text: Dirk Strickmann