Kalziumoxid, eine weit verbreitete chemische Verbindung, die bei Raumtemperatur als weißer kristalliner Feststoff erscheint, ist durch die thermische Zersetzung von Kalkstein leicht zu gewinnen. Auf diese Weise wurde das Material, das auch als Branntkalk bekannt ist, für den menschlichen Gebrauch gewonnen, nachdem die Menschen des Altertums den Kalkstein in einem Ofen gebrannt hatten, um seine strukturellen Eigenschaften zu nutzen.

Der Name Branntkalk ist in vielerlei Hinsicht treffend, da sich die Substanz nach dem Erhitzen des Kalksteins schnell bildet und wieder in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehrt, wenn sie der Luft ausgesetzt bleibt. Wird Kalziumoxid mit Wasser gemischt, entsteht Löschkalk, ein zähflüssiger, schlammiger Stoff, der sich hervorragend für Mörtel eignet. In den Anfängen der Verwendung von Branntkalk war man sich dieser Anwendung jedoch wahrscheinlich nicht bewusst, da Kalk in den ägyptischen Pyramiden nur zum Verputzen verwendet wurde. Aber Jahrtausende später verwendete das Römische Reich in seiner Architektur in großem Umfang Mörtel auf Kalkbasis. Sogar in der Chinesischen Mauer findet sich Kalk.

Calciumoxid in der Kriegsführung

Im Laufe der Zeit blieb die friedliche Verwendung von Branntkalk bestehen, aber die Chemikalie fand eine weitere Anwendung, die einem anderen Zweck diente. Im späten v. Chr. gibt es Belege dafür, dass Armeen in verschiedenen Regionen Kalziumoxid auf ihre Feinde schleuderten. Zu dieser Zeit wurde das Kalziumoxid in der Regel von Hand geworfen, und es spielte keine Rolle, ob das Gefäß mit dem Branntkalk sein Ziel direkt traf, da sich die pulverförmige Substanz durch die Kraft des Windes schnell verbreiten konnte.

Das Kalziumoxid war nicht wirklich eine Form der direkten Dezimierung, sondern eine Art fortschrittlicher Nebelschleier, der die gegnerischen Streitkräfte erheblich betäubte. Ein Teil davon war die Überwältigung durch Erstickungsanfälle, die die Soldaten erleiden würden, wenn sie dem ausgesetzt wären. Ebenso schlecht für die Fortsetzung des Kampfes war die Wirkung des Branntkalkes auf die Augen. Aufgrund ihres hohen Feuchtigkeitsgehalts waren die Augen drastisch anfällig für die Auswirkungen des Kalziumoxids, das sich bei Kontakt in gelöschten Kalk verwandelte, und das daraus resultierende Mörtelmaterial in den Augen der Soldaten machte sie praktisch blind.

Im Mittelalter machten sich viele Armeen diese Waffe zunutze und setzten sie gegen Seestreitkräfte ein, um einen Sieg zu erringen. Durch die Geschwindigkeit und Entfernung eines Katapults, eines Trebuchets oder einer anderen Art von Balliste konnte Kalziumoxid leicht jedes Besatzungsmitglied eines Schiffes treffen. Der Schriftsteller Giles von Rom aus dem dreizehnten Jahrhundert beschrieb dies folgendermaßen:

„Früher gab es eine große Anzahl von mit gemahlenem Branntkalk gefüllten Töpfen, die von oben auf die Schiffe der Feinde geworfen werden sollten. Wenn die Töpfe mit Wucht geworfen werden und beim Aufprall zerspringen, steigt das Pulver in die Luft und dringt in die Augen der Feinde ein und reizt sie so sehr, dass sie fast blind sind und nichts mehr sehen können. Diese Situation ist im Seekrieg sehr gefährlich, denn die Kämpfer sehen sich in diesem Krieg von allen Seiten mit dem Tod bedroht. Wenn daher die Augen der Kämpfer in einer solchen Schlacht durch pulverisierten Kalk so gereizt werden, dass sie nicht sehen können, können sie leicht entweder von ihren Feinden getötet oder im Wasser versenkt werden.“

Eine weitere schreckliche Anwendung von Kalziumoxid im Seekrieg könnte seine Einbeziehung in das Geheimrezept des Griechischen Feuers gewesen sein, einer mysteriösen Substanz, die bis heute nicht vollständig verstanden wird. Griechisches Feuer war ein Brandgemisch, das von oströmischen Kaisern gegen die Seemacht eingesetzt wurde und erstmals im siebten Jahrhundert n. Chr. auftauchte, um Konstantinopel gegen eine eindringende Flotte zu verteidigen. Dieses Material war im Grunde genommen flüssiges Feuer, das durch Siphons auf die Feinde geschleudert wurde und bei Kontakt brannte. Da es unauslöschlich war, breitete sich der chemische Feuerball schnell aus und brannte sogar auf Wasser weiter (was den Fans von Game of Thrones bekannt vorkommen dürfte).

Calciumoxid in der Industrie heute

Heute unterscheiden sich die primären Verwendungszwecke von Calciumoxid von seiner Geschichte in der Kriegsführung und ähneln eher seiner ursprünglichen Anwendung. Wie bei den Pyramiden und der Großen Mauer ist Branntkalk auch heute noch ein wichtiger Bestandteil verschiedener Materialien. Kalk ist eine häufig verwendete Chemikalie in der Eisen- und Stahlherstellung, die als Flussmittel bei der Reinigung von Stahl in Elektrolichtbogenöfen (EAF) und Sauerstoffblasöfen (BOF) dient. Kalziumoxid entfernt nicht nur Verunreinigungen, sondern verringert auch den Verschleiß der feuerfesten Materialien und die Spritzenbildung und kann eine schäumende Schlacke für einen langen Lichtbogenbetrieb liefern.

Wie in der ASTM C5-18 – Standard Specification for Quicklime for Structural Purposes (Standardspezifikation für Branntkalk für Bauzwecke) angegeben, kann Branntkalk niemals als solcher für Bauzwecke verwendet werden; er muss immer zuerst gelöscht werden.“ Da die Reinheit und Qualität des gelöschten Kalks in hohem Maße von der Art und Weise abhängt, wie er aus Branntkalk hergestellt wird, ist es von entscheidender Bedeutung, dass dieser Prozess ordnungsgemäß und mit einer Geschwindigkeit durchgeführt wird, die von dem verwendeten Kalk abhängt. Der so gewonnene gelöschte Kalk wird für Mörtel, Putz und Zement in Gebäuden und anderen Bauwerken verwendet.

Calciumoxid (und Calciumhydroxid) ist auch eine wichtige Chemikalie für die Anhebung des pH-Werts von Trinkwasser und Abwasser bei dessen Aufbereitung. Es gibt jedoch verschiedene Methoden zur Verwendung von Branntkalk in den verschiedenen Phasen der Wasserenthärtung, Neutralisierung und Stabilisierung, so dass es wichtig ist, die in der ASTM C1529-06A(2011) – Standard Specification for Quicklime, Hydrated Lime, and Limestone for Environmental Uses – empfohlenen Kalkarten einzuhalten. Darüber hinaus variiert die Menge an Branntkalk, die dem Wasser zugesetzt wird, je nach Land aufgrund von Bundesvorschriften. In den Vereinigten Staaten ist die Verwendung von Branntkalk und Kalkhydrat in der Wasserversorgung in der Norm AWWA B202-2019 – Quicklime And Hydrated Lime (Branntkalk und Kalkhydrat) geregelt.

Branntkalk ist auch eine wichtige Chemikalie für die Wechselwirkung mit dem Boden. Ein Aspekt davon ist der landwirtschaftliche Kalk, der den Pflanzen zugesetzt wird, um sie mit Nährstoffen zu versorgen und den pH-Wert zu regulieren, damit die Pflanzen die im Boden leicht verfügbaren Nährstoffe aufnehmen können. Ein weiterer Aspekt ist die Bodenstabilisierung, ein Verfahren, bei dem Branntkalk und Kalkhydrat dem Boden zugesetzt werden, um ihn für tragfähige Anwendungen, wie z. B. den Bau von Autobahnen, geeignet zu machen. Richtlinien für die Bodenstabilisierung mit Branntkalk sind in der ASTM C977-18 – Standard Specification for Quicklime and Hydrated Lime for Soil Stabilization – enthalten.

Weitere Normen zu Branntkalk sind über den ANSI Webstore erhältlich.