2001:A62:144B:A02:25D7:90A4:56BF:27CD: /* Nebenprodukte */

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Nebenprodukte

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[[Datei:GypStack.JPG|miniatur|Phosphorgipshalde bei [[Fort Meade (Florida)|Fort Meade]], Florida.]]

[[Datei:Sfaz ISS satfoto 2015.jpg|mini|Satellitenfoto von 2015 der [[Medina (Stadtteil)|Medina]] von [[Sfax]], [[Tunesien]], mit Teilen des Hafens und der kreisförmigen Geländestruktur des insgesamt 420 ha großen Taparura Entwicklungsprojekts, für das 260 ha durch Ablagerung von Phosphorgips dem [[Landgewinnung|Meer abgerungen]] wurden.<ref name="Tribune">Stéphanie Wenger: [https://www.latribune.fr/actualites/economie/international/20130729trib000777970/tunisie-comment-sfax-veut-recuperer-sa-mer-.html « Tunisie : comment Sfax veut récupérer « sa » mer »], Tageszeitung ''La Tribune'', 29. Juli 2013</ref>]]

Als '''Phosphorgips''' (auch ''Phosphogips'') bezeichnet man den in der [[Phosphat]]industrie in großen Mengen als Nebenprodukt anfallenden [[Gips]]. Aufgrund von Verunreinigungen in den Ausgangsprodukten enthält dieser Gips oft [[Radioaktivität|radioaktive]] und chemisch [[Toxizität|giftige]] Bestandteile, wie Spuren von [[Uran]] oder [[Radium]]. Nur etwa 2 % des Phosphorgipses können weiterverwendet werden, weil er wegen des Aufwandes der Reinigung wirtschaftlich nicht mit anderen Gipssorten konkurrieren kann, der Rest wird meist unter freiem Himmel gelagert, zur Abdeckung von Deponien, Verfüllung oder zur Landgewinnung eingesetzt und stellt eine potenzielle Umwelt- und Wasserbelastung bzw. -gefährdung dar.<ref>{{cite web|url=https://books.google.de/books?id=fuOumX779h4C&pg=PA356&dq=Phosphorgips&as_brr=3&cd=2&hl=de#v=onepage&q=Phosphorgips&f=false|title=Bauchemie: Einführung in die Chemie für Bauingenieure und Architekten, von Roland Benedix|publisher=books.google.de|accessdate=2009-12-12}}</ref> Phosphorgips ist ein klassisches Beispiel für NORM bzw. [[TENORM]] also ein natürlich vorkommendes radioaktives Material (NORM), welches durch technologisch-anthropogene Prozesse angereichert wird (TENORM).

== Entstehung ==
Phosphorgips entsteht durch Umsetzung von [[Fluorapatit]] (Ca5(PO4)3F) mit [[Schwefelsäure]] (H2SO4) bei der Produktion von [[Phosphorsäure]] (H3PO4) entsprechend der Reaktion:

:<math>\mathrm{Ca_5(PO_4)_3F\ +\ 5\ H_2SO_4\ +\ 10\ H_2O\ \longrightarrow\ 3\ H_3PO_4\ +\ 5\ CaSO_4 \cdot 2\ H_2O \downarrow\ +\ HF \uparrow}</math>

Üblicherweise enthält Phosphatgestein verschiedene [[Apatit]]-Minerale, welche entsprechend leicht abweichende Reaktionen eingehen. Gemeinsam ist aber immer die Entstehung (nahezu) wasserunlöslichen Calciumsulfats und gut wasserlöslicher [[Phosphorsäure]]. Ersteres wird üblicherweise nicht kommerziell weiter verwendet. Zweiteres ist Grundlage der Phosphatchemie, hauptsächlich der Düngemittelproduktion.

[[Datei:Lifosos fosfogipso kalnai.JPG|miniatur|Phosphorgipshalde bei [[Kėdainiai]], Litauen.]]

== Nebenprodukte ==
Der bei der Reaktion entstehende gasförmige [[Fluorwasserstoff]] (HF) entweicht und wird zur weiteren Verwendung separat aufgefangen. Die im Phosphaterz gegebenenfalls vorhandenen Uranverbindungen liegen nach der Reaktion in der Phosphorsäure gelöst vor und können daraus als [[Uran(V,VI)-oxid]] (U3O8) gewonnen werden. Spuren von [[Radium]] lassen sich aus dem hergestellten Phosphorgips mit speziellen Reinigungsverfahren abtrennen.<ref>Franz Wirsching: ''Gips - Naturrohstoff und Reststoff technischer Prozesse,'' Chemie in unserer Zeit, 19. Jahrg. 1985, Nr. 4, S. 141, {{ISSN|0009-2851}}.</ref> Radiumsulfat – die hauptsächlich im Phosphorgips vorgefundene Verbindung des Radiums – ist das Sulfat mit der niedrigsten bekannten Wasserlöslichkeit; selbige ist um Größenordnungen niedriger als jene von Calciumsulfat. Sowohl bei der Entdeckung des Radiums durch [[Marie Curie]] und ihren Ehemann [[Pierre Curie|Pierre]] als auch bei der historischen Gewinnung von Radium in der Zeit vor Entdeckung der Kernspaltung machte man sich die unterschiedliche Lösbarkeit der [[Erdalkalimetall]]-Sulfate in Wasser zunutze und gewann Radium zum Beispiel über Zusatz von Bariumsulfat durch [[Fraktionierte Kristallisation (Chemie)|fraktionierte Kristallisation]]. Angesichts der kaum noch bestehenden Nachfrage nach Radium<ref>http://large.stanford.edu/courses/2021/ph241/lui2/</ref> und der potenziell ergiebigeren Radiumquelle Uranerz (Verhältnis 226Ra/238U =~300 [[ppb]]), ist die Gewinnung von Radium aus Phosphorgips jedoch kaum ökonomisch relevant.

== Nutzung ==
Je nach Herkunft des Ausgangsmaterials enthält Phosphorgips unterschiedliche Mengen an Verunreinigungen und ist daher mehr oder weniger für bestimmte Verwendungen geeignet. Bei besonders hohen Gehalten an [[Uran]] kann dieses ökonomisch gewinnbringend abgetrennt werden (siehe oben). Wenn Grenzwerte für Radioaktivität und Schwermetallbelastung eingehalten werden, kann Phosphorgips auch als [[Füllstoff]] im Straßenbau oder für [[Landgewinnung]] genutzt werden. Die übergroße Mehrheit wird jedoch in Deponien gelagert. Hierbei ist die Reaktion von Anhydrit mit Wasser zu Gips – wobei sich das Volumen vergrößert – besonders bedenklich, da sie die Stabilität der Halde beeinträchtigen kann. Unzureichend gegen das Grundwasser abgedichtete Deponien stellen vor allem durch [[Eutrophierung]] eine Gefahr für die Gewässer dar, da Phosphorgips noch 0,5–1% Phosphor enthalten kann. In den allermeisten Süßgewässern ist Phosphor der [[Minimumgesetz|Minimumfaktor]], dessen Menge die [[Primärproduktion]] und damit [[Algenblüte]]n begrenzt. Da der Unterhalt der Deponien einen Kostenfaktor darstellt, sind die Grenzwerte, ab denen eine Nutzung erfolgen kann, politisch umstritten, da die Vertreter der Phosphatindustrie für höhere Grenzwerte, Vertreter von Umweltorganisationen jedoch für niedrigere Grenzwerte eintreten. In Florida führte in den frühen 2020er Jahren der Plan den Grenzwert für [[Radium]], welches als Zerfallsprodukt des Uran natürlicherweise in Phosphatgestein vorkommt, von 10 [[parts per trillion|ppt]] Masseanteil auf einen höheren Wert zu ändern,<ref>https://web.archive.org/web/20210318000232/https://www.epa.gov/newsreleases/epa-approves-use-phosphogypsum-road-construction</ref> um den Gebrauch von Phosphorgips im Straßenbau zu ermöglichen, zu Protesten und letztlich der Aufgabe dieser Pläne.<ref>https://thehill.com/policy/energy-environment/561377-epa-withdraws-rule-allowing-use-of-radioactive-material-in-road</ref> Der Hauptbestandteil von Phosphorgips – [[Calciumsulfat]] – eignet sich prinzipiell als Rohstoff für die [[Sulfat]]chemie, jedoch ist aufgrund der hohen benötigen Energiemenge für die Abtrennung von Schwefeloxiden aus CaSO4 und der billigen Verfügbarkeit von Schwefel und dessen Oxiden diese Nutzungsform nur selten wirtschaftlich.

== Siehe auch ==
* [[Rotschlamm]] – Abfallprodukt der Aluminiumherstellung
* [[Abraum (Bergbau)|Abraum]] – Material welches beim Bergbau anfällt und kein oder wenig nutzbares Material enthält
* [[Tailings]] – Abfallprodukt nach Gewinnung des/der gesuchten Stoffe(s) aus Erzen

== Einzelnachweise ==
<references/>

[[Kategorie:Gipswerkstoff]]
[[Kategorie:Stoffgemisch]]
[[Kategorie:Umweltschutz]]

Phosphorgips - Versionsgeschichte

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