Projekt: Posidonienschiefer

Im Albvorland stehen die Ölschiefer des Lias epsilon (Posidonienschiefer) auf etwa 150 km Länge über Tage an von der Baar über Balingen - Hechingen - Reutlingen - Kirchheim - Göppingen - Gmünd - Aalen bis zum Hesselberggebiet und weiter am Fuß der Frankenalb entlang. Der Ölschiefer wird schon seit langem in zahlreichen Steinbrüchen abgebaut. Sog. "Fleins", etwa 15 cm starke, harte Schichten innerhalb des Lias epsilon waren erster Anlaß zur Steinbruchtätigkeit und wurden früher als Bodenbeläge (Burg Hohenstaufen), Fensterbänke, Abdeckplatten etc. genutzt. Seinen Namen bekam der Posidonienschiefer nach dem häufigen Vorkommen einer Muschel (Posidonomya Bronni). Er erlangte Weltruhm durch die hervorragend erhaltenen Fossilfunde bei Holzmaden (Fische, Ammoniten, Seelilien, Meereskrokodile u.v.a.). So sind hier häufiger Rückschlüsse auf die Weichteile der Tiere (Muskeln und Haut) möglich, wodurch man sich ein sehr genaues Bild ihres Aussehens und ihrer Lebensweise machen kann. Die paläoökologischen Verhältnisse im Posidonienschiefermeer lassen sich überdies durch die Vielzahl der Funde sehr genau rekonstruieren. Beherrschend in der damaligen Tierwelt waren die Saurier, die im wesentlichen durch verschiedene Arten von Fischsaurier (Ichtyosaurier) im Gestein vertreten sind. Sie ernährten sich von Tintenfischen und Fischen. Die Lebensweise dieser Reptilien ähnelt der heutiger Wale und Delphine, obwohl zwischen ihnen keine Verwandtschaft besteht. Die Bedingungen, die zur Fossilerhaltung geführt haben und die Eigenschaften des Posidonienschiefers sind auf die Ablagerungsbedingungen zurückzuführen und sollen daher kurz erwähnt werden.

In sauerstoffreichem Oberflächenwasser entwickelten sich bei warmem Klima in starkem Maße pflanzliche und tierische Planktonorganismen. Nach dem Absterben sanken sie in sauerstoffarmes, wenig bewegtes Tiefenwasser ab. Die herabsinkenden organischen Stoffe wurden am Meeresboden nicht mehr oxidativ abgebaut, sondern verwesten unter Wirkung anaerober Bakterien unvollständig. Unter solchen Bedingungen entsteht gleichzeitig der für höhere Lebewesen giftige Schwefelwasserstoff und es werden vergleichsweise große Mengen an Schwermetallen als Sulfide gefällt und in die Sedimente eingebaut.

Im Laufe von Jahrmillionen verfestigte sich das aus Fäulnisstoffen, Tonen, Schluffen und kalkigen Bestandteilen zusammengesetzte Sediment diagenetisch und wurde zu Ölschiefer. Während anderenorts in solchen Erdölmuttergesteinen durch höheren Druck und höhere Temperaturen leichter flüchtige Kohlenwasserstoffe, also Erdöl und Erdgas entstanden, blieb eine solche Entwicklung im Lias epsilon aus. Es bildeten sich hier lediglich bituminöse, pyritführende und fossilreiche Mergelschiefer. Über dem Posidonienschiefer und den übrigen Sedimenten des Schwarzen Jura lagerten sich die Schichten des Braunen und Weißen Jura ab, wobei der letztere heute die markanteste Schichtstufe der Südwestdeutschen Landschaft bildet. An verschiedenen Stellen entlang der Schwäbischen Alb begann der Schiefer nach unvorsichtigem Feuerlegen da und dort zu brennen. So wird berichtet, daß in der Gegend von Bad Boll im 17. Jahrhundert ein Schieferbrand erst nach 6 Jahren von selbst erlosch. Anfang der 50er Jahre unseres Jahrhunderts brannte eine Schieferhalde südlich von Balingen ca. 2 Jahre lang.

Die Brände sind auf den natürlichen Gehalt des Posidonienschiefers an Bitumen zurückzuführen, der in Gegend von Balingen bei etwa 10% und noch darüber (bis 20%) liegen kann. Da der Schiefer, genetisch bedingt, neben Bitumen sehr hohe Mengen an Schwefelverbindungen enthält (z.B. Schwefelkies bis 8% und Pyrit), entstehen bei der Verbrennung für Tiere, Pflanzen und Menschen giftige Schwefeloxide und saure Nebel. Durch den Brand einer Schieferhalde zwischen den Gemeinden Dormettingen und Dotternhausen wurde in den 50er Jahren die landwirtschaftliche Nutzung der angrenzenden Felder so zeitweise unmöglich. Bereits Friedrich August Quenstedt, der sich sehr große Verdienste um die Geologie SW-Deutschlands erworben hat, regte in der Mitte des 19. Jh an, Öl aus Posidonienschiefer zu destillieren. Tatsächlich gelang das bei Reutlingen, mußte jedoch bald wieder aufgegeben werden, weil das eben entdeckte amerikanische Erdöl den Preis so stark drückte, daß die aufwendige Destillation nicht mehr rentabel war.

Die Nutzung von Ölschiefern zur Ölgewinnung kam zuletzt in den 70er Jahren dieses Jahrhunderts infolge der "Ölkrise" -wieder- in die Diskussion. Amerikanische Behörden haben damals die Übersetzung deutscher Berichte über die Ölgewinnung aus Ölschiefer in Auftrag gegeben. Es wird in jener Zeit auch von Pilotanlagen als Vorstufen größeren industriellen Engagements in den USA und Brasilien und von der Schieferölgewinnung in China berichtet. In Estland werden Ölschiefer schon seit geraumer Zeit im wesentlichen durch direkte Verbrennung in Kraftwerken und in der Stadtgasproduktion eingesetzt.

In SW-Deutschland beginnen, wie schon erwähnt Versuche zur Nutzung des Ölschiefers als Energiequelle schon im letzten Jahrhundert. Entsprechende Ansätze kamen aber damals nie über das Experimentierstadium hinaus und wurden immer wieder sehr schnell eingestellt. Erst im Zuge der Autarkiebestrebungen während des 3. Reichs nahm man entsprechende Versuche, zunächst in recht bescheidenem Umfang wieder auf. Als aber die Treibstoffversorgung der Wehrmacht und Luftwaffe am Ende des 2. Weltkriegs kritisch wurde, u.a. hervorgerufen durch die gezielte Bombardierung der Kohlehydrierungsanlagen bei Leipzig (Leuna-Werke), forcierte die damalige politische Führung alle Vorhaben, die die Chance boten, die aufgetretenen Versorgungslücken schließen zu helfen. Mit einem ungeheuren Aufwand an Material und Menschen versuchte man mit aller Macht die Nutzung des Posidonienschiefers zu Ölgewinnung zu realisieren. Es bestanden damals (Mai 1944) nebeneinander drei verschiedene, konkurrierende Verfahren zur Ölgewinnung aus Schiefer: Ölschieferverschwelung in Schachtöfen (bei Frommern), Untertageverschwelung (bei Schörzingen) und das sogenannte Meilerverfahren (Versuchsanlage bei Schömberg).

Alle Methoden befanden sich zu der Zeit noch im Versuchsstadium. Unter dem Decknamen "Wüste" wurde nun in der Folgezeit für das Meilerverfahren der größte Aufwand getrieben, da es am weitesten gediehen schien und in kleinem Maßstab bereits erprobt worden war. Dennoch standen vor der großtechnischen Durchführung noch zahlreiche Probleme an, z.B. Korrosion der Rohre durch saure Nebel etc. Diese Schwierigkeiten sollten beim großtechnischen Ansatz gelöst werden. Beim Meilerverfahren wurde Schiefer im Tagebau gebrochen, gemahlen und im freien Gelände zu Meilern (ähnlich Holzkohlemeilern) geschichtet, in die Absaugrohre ragten. Die Oberfläche der Meiler mußte zur Zündung mit einer Schicht brennbaren Materials bedeckt werden, wozu man Torf bzw. Braunkohle einsetzte. Nach der Entzündung von oben schwelten die Meiler durch das gleichzeitige Absaugen von unten durch. Die dabei durch den Schiefer wandernde Wärmefront führte zum Austreiben des öls, das anschließend gesammelt und aufgearbeitet wurde. Der Wirkungsgrad dieses Verfahrens war allerdings sehr gering, da zur Produktion von 1 t Schieferöl etwa 35 t Schiefer aufgearbeitet werden mußten. Von den ursprünglich geplanten und in Angriff genommenen 10 Wüstenwerken zwischen Reutlingen und Rottweil konnten nur vier die Produktion von Schieferöl tatsächlich aufnehmen. Ständige Tieffliegerangriffe und die Schwierigkeiten, notwendiges technisches Gerät zu beschaffen (Eisenrohre, Destillationsanlagen, Pumpen), verhinderten die Inbetriebnahme aller Werke. Das Gesamtaufkommen an Schieferöl war daher unbedeutend und belief sich auf ca. 1500 t. Die Qualität war im übrigen so schlecht, daß eine direkte Verbrennung nur in speziellen Motoren in Frage kam z.B. Traktoren mit Glühkopfvergaser, Schiffsdieselmotoren etc. Vor einer Verwendung als Flugbenzin wäre eine Hydrierung notwendig gewesen.

In der Landschaft sind heute noch deutliche Spuren dieser Aktivitäten zur Schieferölgewinnung sichtbar. Es finden sich fast vollständig erhaltene KZ-Gebäude, Mauerreste von Betriebsanlagen, Meiler bzw. in Meilern entstandene Schlacken und junge Aufforstungen, die im Zuge der Rekultivierung der wüst gefallenen Flächen entstanden. Beim Vergleich alter und neuer topographischer Karten werden darüber hinaus morphologische Veränderungen sichtbar: z.B. Begradigung eines Flußlaufs, Verlagerung von Geländestufen, Auftreten eines Damms etc.

Die Arbeitskräfte, die in den Anlagen zur Schieferölgewinnung arbeiteten waren KZ-Häftlinge, die vom Konzentrationslager Struthof (bei Straßburg) abkommandiert waren. Als Gegenleistung für die "Beschaffung der Arbeitskräfte" sicherte sich die SS die Option auf einen erheblichen Anteil des erwarteten Schieferöls. Sehr viele der KZ-Häftlinge (mehrere Tausend) kamen unter den unsäglichen Arbeits- und Haftbedingungen dieser Konzentrationslager um. Mehrere Gedenkstätten erinnern an diese sinnlosen Opfer des "totalen Krieges".

Nach dem Krieg arbeiteten manche Anlagen noch unter französischer Verwaltung, bis ihr Betrieb sehr bald wegen Unrentabilität eingestellt wurde. Die Meilerwerke und die Untertageverschwelung wurden 1947 eingestellt und die Anlagen in der Folgezeit abgebaut, da es während der Sommermonate in manchen Werken zu Explosionen kam, die durch Reste von Kohlenwasserstoffen in den herumliegenden Rohren herrührten. Die Verschwelung in Schachtöfen (Liaswerk Frommern) arbeitete ab 1946, wurde aber 1949 ebenfalls stillgelegt.

Wie im Rahmen neuester geochemischer Untersuchungen ermittelt wurde, liegen die in natürlichem Posidonienschiefer bereits geogen erhöhten Schwermetalle in den Schwelschlacken der Meilerwerke zum Teil in mobilerer Fraktion vor. Bestimmte Pflanzenarten lagern so auf Schlackestandorten vermehrt toxische Elemente ein. Da die allermeisten Schlackevorkommen heute bewaldet sind und nicht ackerbaulich genutzt werden, ist eine Belastung von Nahrungs- und Futtermitteln allerdings kaum zu befürchten.

Heute wird der Posidonienschiefer in einem Zementwerk bei Dotternhausen am Fuße der Schwäbischen Alb als Energierohstoff eingesetzt. Er stellt die wirtschaftliche Basis dieses Betriebes dar. Pro Tag werden hier ca. 800 t Schiefer gebrochen und in Wirbelschichtöfen zur Dampf- und Stromerzeugung verbrannt. Die Leistung des werkseigenen Kraftwerks reicht aus, um über 80% des Strombedarfs für die Zementherstellung zu decken. Außerdem wird feingemahlener Schiefer vor dem Drehofen dem Rohmehl aus Kalkstein, Quarzsand und Ton beigemengt. Sein Energiegehalt verringert den Bedarf an Kohle zur Befeuerung des Ofens. Kalk - die mengenmäßig weitaus wichtigste Komponente für die Zementherstellung - wird mittels einer Seilbahn vom nahe gelegenen Plettenberg (Weißjura) herangeführt. Da der Schiefer außerdem Kalk enthält bringt das eine zusätzliche Einsparung. Der Verbrennungsrückstand aus dem Kraftwerk, der sog. "gebrannte Ölschiefer" kann ebenfalls zur Zementherstellung verwendet werden. Die im Wirbelschichtofen unter gezielten Bedingungen getemperten Ölschiefermineralien haben hydraulische Eigenschaften und ergeben mit Zementklinker vermahlen den sog. Ölschieferzement.

In diesem Zementwerk wurde ein öffentlich zugängliches Museum eingerichtet, das die dort im Lias epsilon gefundenen Fossilien ausstellt. Beim Museum befindet sich auch ein "Klopfplatz" an dem Besucher selbst nach Fossilien suchen können.

MAISENBACHER, P. (1993), Saurier, SS u. Schwermetalle. Posidonienschiefer: Eine Herausforderung zu Entwurf fächerübergreifender Unterrichtsmodelle. Lehren u. Lernen 19. Jg (1993), H.5,S. 1-26

BENDER,H., MAISENBACHER, P., VIELSäCKER, H.,(1993), Materialien und Handreichungen zum Thema Posidonienschiefer als fächerübergreifendes Projekt

Anmerkungen

Zum Thema Ölschiefer stehen sehr umfangreiche Quellen zur Verfügung. Die Materialien wurden am Gymnasium Karlsbad bereits erprobt und in verschiedenen Unterrichtsformen (u.a. Projektunterricht mit Team-teaching ) erfolgreich eingesetzt.

Es existiert außerdem eine Ausstellung zu diesem Thema, die 1993 beim Landesbiologentag in Karlsruhe sehr positiv aufgenommen wurde. Vom 5.3. bis 25.3.1996 war sie außerdem im Kultusministerium in Stuttgart zu besichtigen.

Herr StR Dr.Peter Maisenbacher vom Gymnasium Karlsbad hat das Thema Ölschiefer in mehreren Fortbildungsveranstaltungen der Oberschulämter Karlsruhe und Freiburg, sowie an den Akademien Comburg und Donaueschingen vorgestellt

Ansprechpartner: OStR Hermann Vielsäcker,

Landesbildstelle Baden, Rastatterstr. 25,

76199 Karlsruhe, Tel: 0721/8808-0

P o s i d o n i e n s c h i e f e r -

ein Gestein und seine Geschichte

Übersicht über fachspezifische Bezüge:

aktualisiert am 16. Juli 1996