Was macht Feuerwerk bunt?

Li Tian wollte mit Schießpulver die bösen Geister und mit ihnen das fürchterliche Wetter vertreiben. Der chinesische Mönch füllte Bambusrohre mit Salpeter, Holzkohle und Schwefel, zündete es an und jagte das Ganze in die Luft. Der erste Knallkörper war geboren.

1.400 Jahre ist das jetzt her. Bis heute ist die Grundrezeptur für Böller gleich geblieben. Auch moderne Kracher, die bei einem Feuerwerk eingesetzt werden, enthalten das sogenannte Schwarzpulver - eine Mischung aus Salpeter, Holzkohle und Schwefel. Das Pulver sorgt für den nötigen Schub, damit die Raketen in die Höhe steigen. Hinter den bunten Explosionen moderner Pyrotechnik mit ihren vielen Spezialeffekten steckt allerdings eine komplizierte Chemie. Auch wenn viele der giftigsten Substanzen bereits verboten sind, gibt es noch viele schädliche Inhaltsstoffe in Feuerwerkskörpern. Forscher suchen deshalb nach weniger belastenden Alternativen. Doch die Suche nach einem schonenderen Ersatz ist schwierig.

Woraus Feuerwerkskörper bestehen

"Schwarzpulver ist der älteste Explosivstoff der Welt", sagt Christian Lohrer, Pyrotechnikexperte bei der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in Berlin. Dann gebe es verschiedene Zusatzstoffe, die gegebenenfalls einen Farbwechsel erzeugen beziehungsweise Farbeffekte im Himmel darstellen sollen, fügt Lohrer hinzu.

"Grundsätzlich kann man sagen, dass die pyrotechnischen Substanzen immer aus einem Oxidationsmittel bestehen. Die geben den Sauerstoff für die Verbrennung. Dann gibt es Brennstoffe, und dann eben die farbgebenden Komponenten." Christian Lohrer, Pyrotechnikexperte bei der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in Berlin

In der Regel läuft ein Feuerwerk also so ab: Das Schwarzpulver lässt die Rakete in den Himmel steigen. Ein, zwei Sekunden später zünden die eigentlichen Effekte: Reaktionen laufen ab, bei denen Oxidationsmittel wie Nitrate oder Perchlorate den Sauerstoff liefern, mit dem die Brennstoffe wie Zucker, Magnesium, Schwefel oder auch Kohlenstoff derart hohe Temperaturen erzeugen, dass die farbgebenden Salze zum Leuchten gebracht werden.

Rot, blau oder grün: Welcher Stoff erzeugt welche Farbe?

Zur Rotfärbung dienen häufig Strontiumsalze, für Gelbfärbungen natriumbasierte Gemische, für blaue Färbungen meist Substanzen mit Kupfer, für grün Bariumnitrat, erklärt Pyrotechnikexperte Christian Lohrer. Bei diesem Zusammenspiel muss alles stimmen. Denn einerseits werden die Farben umso heller, je heißer die Flamme brennt – aber zu viel Hitze zerstört die Salze, die die Farben erzeugen – und heraus kommt nur ein schmutziges Weiß.

Feuerwerk: Trotz Verbote von Arsen & Co. immer noch gefährlich

Viele der Stoffe, die in einem Feuerwerk eingesetzt werden, sind keineswegs harmlos – auch wenn die giftigsten und umweltschädlichsten und auch erbgutschädigenden Substanzen wie Hexachlorbenzol, Arsen, Quecksilber und Blei bereits verboten sind. Es lässt sich noch viel verbessern. Etwa bei den organischen Verbindungen, die für die Farbe zuständig sind oder für die Farbintensivierung. Denn sie enthalten oft Chlor:

"Bei der Zersetzung dieser chemischen Verbindungen während des Feuerwerks entstehen weitere Zersetzungsprodukte, die sowohl umweltgiftig als auch für den Menschen nicht besonders gesund sind." Magdalena Rusan, Chemikerin an der Ludwig-Maximilians-Universität in München

Blau im Feuerwerk: Gibt es bald schon einen ungefährlicheren Ersatz?

Zum Beispiel bei blauer Farbe im Feuerwerk. Hier werden derzeit chemische Verbindungen aus Kupfer und Chlor eingesetzt. Wenn sie verbrennen, entstehen Stoffe wie beispielsweise polychlorierte Biphenyle, die wegen ihrer krebserregenden Eigenschaften berüchtigt sind. Magdalena Rusan, die sich seit Jahren an der Ludwig-Maximilians-Universität mit der Entwicklung von schonenderen Alternativen für Feuerwerkskörper beschäftigt, kann schon einen Erfolg präsentieren:

"Wir haben statt einer chlorhaltigen Kupferverbindung jodhaltige Kupferverbindungen hergenommen. Letztere sind wesentlich ungefährlicher. Sie werden auch in der Medizin als Kontrastmittel hergenommen." Magdalena Rusan, Chemikerin an der Ludwig-Maximilians-Universität in München

Doch das Ganze hat einen Haken: Die neuen Verbindungen sind zwar besser – aber auch teurer als die chlorhaltigen Produkte, die momentan auf dem Markt sind. Vor allem aber funktionieren sie derzeit nur im Labor. Bis zur Produktion im industriellen Maßstab ist es noch ein weiter Entwicklungsweg, zumal der für die Zulassung erforderliche sichere Einsatz in einem Feuerwerk tatsächlich nachgewiesen werden muss.

Geschichte des Feuerwerks - die wichtigsten Stationen

• Vor 1.400 Jahren füllt Li Tian, ein Mönch aus China, Bambusrohre mit Salpeter, Holzkohle und Schwefel und jagt sie in die Luft, um Dämonen zu vertreiben.
• 1046 wird ein mit Schwarzpulver "betriebenes" Katapult eingesetzt. Auch die traditionellen Feuerwerkskörper Li Tians finden eine neue Verwendung: Auf Pfeile montiert, ließen chinesische Soldaten sie auf ihre Feinde hinabregnen.
• In den nächsten 200 Jahren lernen Waffenbauer Schwarzpulver so in die Raketen einzufügen, dass sie ohne Pfeile zu ihrem Ziel fliegen - eine Technologie, die auch heute noch bei professionellen Höhenfeuerwerken zum Einsatz kommt.
• 1295 kehrt der aus Venedig stammende Marco Polo mit einem Feuerwerk aus China zurück und erregt damit Aufsehen. Doch die Europäer hatten das Schwarzpulver eigentlich schon im Kampf gegen die Araber während der Kreuzzüge kennengelernt. Die Rezeptur für Schwarzpulver geheim zu halten, wie von den Chinesen vorgesehen, misslingt: Das Schwarzpulver breitet sich entlang der Seidenstraße in den Nahen Osten bis nach Europa aus. Dort entwickelt sich die Technik weiter, hin zu Kanonen und Musketen – und zu immer prächtigeren Feuerwerken.
• Das erste Feuerwerk in Deutschland zündet Kaiser Maximilian I. im Jahr 1506 anlässlich des Reichstags zu Konstanz – natürlich stilecht über dem Bodensee. Schon bald darauf ist es üblich, dass an den Höfen aufwendige Feuerwerke aufgeführt werden. Der Adel nutzt das farbenprächtige Spektakel am Nachthimmel, um seine Macht und seinen Reichtum zu demonstrieren.
• Ein paar Jahrhunderte später, im Barock, erreicht die Kunst des Feuerwerks ihre höchste Blüte. Dabei werden nicht einfach ein paar Raketen abgebrannt, sondern ganze Theaterstücke mithilfe von Feuerwerkskörpern inszeniert.
• Das Zentrum der globalen Pyrotechnik-Industrie liegt heute noch dort, wo Li Tian im 7. Jahrhundert nach einem Mittel gegen die Dämonen suchte: in Liuyang in der chinesischen Provinz Hunan. Und bis heute ist die Produktion von Feuerwerkskörpern weitgehend Handarbeit. In der Millionenstadt Liuyang beschäftigt die pyrotechnische Industrie Hunderttausende Menschen. Sie sollen mehr als die Hälfte der Weltproduktion an Feuerwerkskörpern herstellen.
• Allabendlich steigen hier auf einem riesigen Platz am Fluss Hunderte Test-Raketen in die Luft, um die Qualität der an diesem Tag gefertigten Produkte zu prüfen und neue Kreationen zu erproben. Doch auch in Liuyang spürt man, dass sich die Einstellung vieler Menschen zum Feuerwerk zu ändern beginnt. Das Geschäft mit den bunten Böllern läuft nicht mehr so gut und auch der Smog ist in weiten Teilen Chinas als Problem erkannt. Zahlreiche Städte haben sogar die private Verwendung von Feuerwerk stark eingeschränkt.