Heute habe ich herausgefunden, warum Blei früher dem Benzin zugesetzt wurde.
„Tetraethylblei“ wurde in frühen Automodellen verwendet, um das Klopfen des Motors zu reduzieren, die Oktanzahl zu erhöhen und den Verschleiß der Ventilsitze im Motor zu verringern. Aufgrund von Bedenken über Luftverschmutzung und Gesundheitsrisiken wurde diese Art von Benzin ab den späten 1970er Jahren langsam aus dem Verkehr gezogen und 1995 in allen Straßenfahrzeugen in den USA ganz verboten.
Für eine genauere Erklärung, warum Blei dem Benzin zugesetzt wurde, ist es notwendig, ein wenig mehr über Benzin zu verstehen und welche Eigenschaften es zu einem guten Verbrennungsmaterial in Automotoren machen. Benzin selbst ist ein Produkt des Rohöls, das aus Kohlenstoffatomen besteht, die zu Kohlenstoffketten verbunden sind. Durch die unterschiedliche Länge der Ketten entstehen verschiedene Brennstoffe. Zum Beispiel hat Methan ein Kohlenstoffatom, Propan hat drei und Oktan hat acht aneinandergereihte Kohlenstoffatome. Diese Ketten haben Eigenschaften, die sich unter verschiedenen Umständen unterschiedlich verhalten; Eigenschaften wie Siedepunkt und Zündtemperatur können zum Beispiel stark voneinander abweichen. Wenn der Kraftstoff im Zylinder eines Motors komprimiert wird, erwärmt er sich. Erreicht der Kraftstoff während der Kompression seine Zündtemperatur, kommt es zur Selbstzündung zum falschen Zeitpunkt. Dies führt zu Leistungsverlusten und Schäden am Motor. Kraftstoffe wie Heptan (mit 7 aneinandergereihten Kohlenstoffatomen) können schon bei sehr geringer Kompression zünden. Oktan hingegen neigt dazu, sehr gut mit Kompression umzugehen.
Je höher die Kompression in den Zylindern eines Automotors ist, desto mehr Leistung kann er aus jedem Hub des Kolbens herausholen. Das macht Kraftstoffe notwendig, die eine höhere Verdichtung ohne Selbstzündung vertragen. Je höher die Oktanzahl, desto mehr Kompression kann der Kraftstoff vertragen. Eine Oktanzahl von 87 bedeutet, dass der Kraftstoff eine Mischung aus 87% Oktan und 13 Prozent Heptan ist, oder eine Mischung aus Kraftstoffen oder Additiven, die die gleiche Leistung von 87/13 haben.
Im Jahr 1919 fusionierte die Dayton Metal Products Co. mit General Motors. Sie gründeten eine Forschungsabteilung, die zwei Probleme lösen sollte: den Bedarf an hochverdichteten Motoren und das unzureichende Angebot an Treibstoff, um sie zu betreiben. Am 9. Dezember 1921 fügten Chemiker unter der Leitung von Charles F. Kettering und seinen Assistenten Thomas Midgley und T.A. Boyd dem Kraftstoff in einem Labormotor Tetraethylblei hinzu. Das allgegenwärtige Klopfen, das durch die Selbstzündung des über seine Zündtemperatur hinaus komprimierten Kraftstoffs verursacht wird, wurde vollständig zum Schweigen gebracht. Dieses Klopfen trat zu dieser Zeit bei fast allen Autos auf, so dass das Forschungsteam überglücklich war. Im Laufe der Zeit fanden andere Hersteller heraus, dass sie durch die Zugabe von Blei zum Kraftstoff die Oktanzahl des Benzins erheblich verbessern konnten. Dies ermöglichte es ihnen, viel billigere Kraftstoffsorten zu produzieren und trotzdem die erforderlichen Oktanzahlen beizubehalten, die der Motor eines Autos benötigte.
Ein weiterer Vorteil, der im Laufe der Zeit bekannt wurde, war, dass Tetraethylblei die Ventilsitze davor bewahrte, vorzeitig abgenutzt zu werden. Auslassventile in frühen Automodellen, die dem Klopfen des Motors ausgesetzt waren, neigten dazu, Mikroschweißnähte zu bekommen, die beim Öffnen auseinandergezogen werden konnten. Dies führte zu rauen Ventilsitzen und vorzeitigem Ausfall. Blei trug dazu bei, dass sich der Kraftstoff nur dann entzündete, wenn es für den Arbeitstakt angemessen war, und half so, den Verschleiß der Auslassventile zu vermeiden.
Die Probleme mit Tetraethylblei waren bekannt, noch bevor die großen Ölfirmen es zu verwenden begannen. Im Jahr 1922, als die Pläne für die Produktion von verbleitem Benzin gerade begannen, erhielt Thomas Midgley einen Brief von Charles Klaus, einem deutschen Wissenschaftler, in dem er über Blei schrieb: „Es ist ein schleichendes und bösartiges Gift“ und warnte, dass es einen Forscherkollegen getötet hatte. Dies schien Midley nicht zu beunruhigen, der während der Planungsphase selbst an einer Bleivergiftung erkrankte. Während er sich in Miami erholte, schrieb Midgley an einen Ingenieur der Ölindustrie, dass eine Vergiftung der Öffentlichkeit „fast unmöglich ist, da niemand wiederholt seine Hände mit bleihaltigem Benzin in Berührung bringt…“ Andere Einwände gegen Blei kamen von einem Laborleiter des Public Health Service (Teil des US-Gesundheitsministeriums), der an den Assistant Surgeon General schrieb, dass Blei eine „ernste Bedrohung für die öffentliche Gesundheit“ sei.
Trotz der Warnungen begann die Produktion von bleihaltigem Benzin 1923. Es dauerte nicht lange, bis die Arbeiter einer Bleivergiftung erlagen. In der Produktionsstätte von DuPont in Deepwater, New Jersey, fielen die Arbeiter wie Dominosteine. Ein Arbeiter starb im Herbst 1923. Drei starben im Sommer 1924 und vier weitere im Winter 1925. Trotzdem begann die öffentliche Kontroverse erst, als im Oktober 1924 im Werk von Standard Oils in Bayway NJ fünf Arbeiter starben und vierundvierzig ins Krankenhaus eingeliefert wurden.
Der Public Health Service hielt 1925 eine Konferenz ab, um das Problem des verbleiten Benzins zu behandeln. Wie nicht anders zu erwarten, sprach sich Kettering für die Verwendung von Blei aus und erklärte, dass die Ölfirmen zwar Alkoholkraftstoffe herstellen könnten, die die Vorteile von Blei hätten, dass aber die Mengen, die zur Versorgung einer wachsenden kraftstoffhungrigen Gesellschaft benötigt würden, nicht erreicht werden könnten. Alice Hamilton von der Harvard University widersprach den Befürwortern von verbleitem Benzin und sagte aus, dass diese Art von Treibstoff für Mensch und Umwelt gefährlich sei. Am Ende erlaubte die Gesundheitsbehörde, dass verbleites Benzin auf dem Markt blieb.
Im Jahr 1974, nachdem die Umweltgefahren überdeutlich wurden, kündigte die EPA (Environmental Protection Agency) einen planmäßigen Ausstieg aus dem Bleigehalt im Benzin an. Eine Möglichkeit für die Hersteller, diese und andere Emissionsstandards zu erfüllen, war der Einsatz von Katalysatoren. Katalysatoren nutzen eine chemische Reaktion, um Schadstoffe, wie Kohlenmonoxid und andere schädliche Kohlenwasserstoffe, in Kohlendioxid, Stickstoff und Wasser umzuwandeln. Tetraethylblei würde dazu neigen, diese Katalysatoren zu verstopfen, wodurch sie unbrauchbar würden. So wurde bleifreies Benzin zum Kraftstoff der Wahl für jedes Auto mit Katalysator.
Die Anforderungen der EPA, Emissionskontrollmechanismen an Autos und das Aufkommen anderer oktanzahlerhöhender Alternativen bedeuteten das Ende für den weitverbreiteten Gebrauch von verbleitem Benzin. Die Hersteller stellten bald fest, dass die Autos einen solchen Kraftstoff nicht mehr vertragen; die öffentliche Toleranz gegenüber den Umwelt- und Gesundheitsgefahren würde es nicht zulassen; und es wurde unerschwinglich, ihn weiterhin zu produzieren. Am 1. Januar 1996 verbot der Clean Air Act die Verwendung von verbleitem Kraftstoff für alle Straßenfahrzeuge vollständig. Sollten Sie erwischt werden, wenn Sie verbleites Benzin in Ihrem Auto haben, können Sie mit einer Geldstrafe von 10.000 Dollar belegt werden.
Damit ist das verbleite Benzin noch nicht ganz verschwunden. Es darf in den USA immer noch für Geländewagen, Flugzeuge, Rennwagen, landwirtschaftliche Geräte und Schiffsmotoren verwendet werden.
Wenn Ihnen dieser Artikel gefallen hat, gefällt Ihnen vielleicht auch unser neuer, beliebter Podcast, The BrainFood Show (iTunes, Spotify, Google Play Music, Feed), sowie:
- Glowing in the Dark, The „Radium Girls“
- Warum Jod dem Salz zugesetzt wird
- Warum Bleistift-„Blei“ „Blei“ genannt wird
- Warum wurde Blei der Farbe zugesetzt?
- Die Wahrheit über Schlangenbisse und das Aussaugen des Giftes
Bonus-Fakten:
- Seit dem Verbot von verbleitem Benzin für die meisten Verwendungszwecke in den Vereinigten Staaten ist der durchschnittliche Bleigehalt im Blut der Amerikaner um über 75 % gesunken. Dies ist besonders bedeutsam, da die negativen Auswirkungen von Blei, wenn es in den menschlichen Körper gelangt, weitreichend, extrem schwerwiegend und potenziell dauerhaft sind. Die Halbwertszeit von Blei im Körper ist zudem recht lang – Wochen im Blut, Monate im Weichteilgewebe und Jahre in den Knochen. Außerdem gibt es im Gegensatz zu vielen anderen Giften laut den Centers for Disease Control and Prevention „keinen sicheren Wert für Blei im Blut.“
- Im Jahr 1985 schätzte die EPA, dass jedes Jahr mehr als 5.000 Amerikaner an Herzkrankheiten starben, die durch Bleivergiftungen verursacht wurden.
- Im Jahr 1988 wurde dem Kongress von der Agency for Toxic Substances and Disease Registry ein Bericht über Bleivergiftungen im Kindesalter in Amerika vorgelegt. Er kam zu dem Schluss, dass jedes Jahr von 1970 bis 1987, als die EPA die Verwendung von Blei in Benzin einstellte, der Bleigehalt im Blut von 2 Millionen Kindern unter die toxischen Werte gesenkt wurde. Der Bericht schätzt, dass von 1927-1987 insgesamt 68 Millionen Kinder einer toxischen Bleibelastung durch verbleites Benzin ausgesetzt waren.
- Da Blei ein natürlich vorkommendes Schwermetall ist, wird es im Gegensatz zu Karzinogenen wie Pestiziden, Altölen und radioaktiven Materialien nicht mit der Zeit abgebaut. Es verdampft oder verschwindet nicht.
- Gerade weil Sie gesund zu sein scheinen, bedeutet das nicht, dass Sie keine hohen Bleikonzentrationen in Ihrem Blut haben. Anzeichen und Symptome treten in der Regel erst auf, wenn die Anhäufung von Blei gefährliche Mengen erreicht hat. Zu diesen Anzeichen und Symptomen gehören: Hoher Blutdruck, nachlassende geistige Leistungsfähigkeit, Schmerzen, Taubheit und Kribbeln in den Extremitäten, Muskelschwäche, Kopfschmerzen, Bauchschmerzen, Gedächtnisverlust, Stimmungsstörungen, reduzierte Spermienzahl, abnormes Sperma und Fehl- oder Frühgeburt bei schwangeren Frauen.
- Die Behandlung einer Bleivergiftung besteht aus der Behandlung der Symptome und dem Einsatz von Dimercaptobernsteinsäure, einer schwefelorganischen Verbindung, oder Dimercaprol, auch bekannt als britisches Anti-Lewisit.
- Am 27. Oktober 2011 gab das Umweltprogramm der Vereinten Nationen bekannt, dass die weltweite Verwendung von verbleitem Benzin bis 2013 abgeschafft werden soll. Die Verwendung von verbleitem Benzin ist noch in 6 Nationen erlaubt. Diese Länder sind Afghanistan, Algerien, Irak, Nordkorea, Myanmar und Jemen. Die UNO unterstützt diese Länder bei der Einstellung der Verwendung von bleihaltigem Benzin.