Schätze aus dem Untergrund
Eine Entdeckungsreise in die geheimnisvolle Welt unter unseren Füßen
Alles Gute kommt von unten
Eine alte Weisheit sagt „Alles Gute kommt von oben“, und so empfinden es die Menschen überall auf der Welt seit jeher. Was dagegen unter unseren Füßen kreucht und fleucht, das ist geheimnisvoll und mit Vorsicht zu genießen. Nicht umsonst heißt es am Eingang zur Unterwelt in Dantes „Göttlicher Komödie“: „Lasst alle Hoffnung fahren, die ihr hier eintretet.“
Dabei ist die Unterwelt voller Überraschungen und beschenkt uns mit kostbaren Schätzen. Diamanten in Afrika, Trachyttuff im Siebengebirge,
Seltene Erden in China oder heißes Wasser in Island, um nur einige zu nennen. Nicht alles Gute, aber sehr viel Gutes kommt eben auch von unten.
Grund genug, tiefer zu graben und auf eine kleine Expedition in den Untergrund abzutauchen.
Die fleißige Goldmarie erlebt in Grimms Märchen „Frau Holle“ eine märchenhafte Überraschung, als sie sich der verlorenen Spule nach in den dunklen Brunnen stürzt. Sie verliert das Bewusstsein und erwacht in der lichtdurchfluteten Welt der Frau Holle, die nicht die geringste Ähnlichkeit mit der Hölle hat.
Denn dort scheint die Sonne und vieltausend Blumen stehen auf schönen Wiesen. Sogar ein Backofen voller Brot und ein Baum voller Äpfel sprechen zu ihr. Ist es also denkbar, dass es in der Welt unter der Erdoberfläche gar nicht so kalt, ungemütlich und eintönig ist, wie unsere Vorstellung sich dies ausmalt?
Alles andere als eintönig: Reise zum Mittelpunkt der Erde
Auch in Jules Vernes Abenteuerroman „Reise zum Mittelpunkt der Erde“ stößt die Expeditionsgruppe viele Kilometer unter der Erdoberfläche auf eine Überraschung. Vor ihr erstreckt sich ein unterirdisches Meer von ungeahnten Ausmaßen. Dass diese Phantasie einen wahren Kern in sich trägt, bestätigen der amerikanische Geophysiker Steve Jacobsen und der Seismologe Brandon Schmandt.
Sie haben den Nachweis erbracht, dass in 1.000 Kilometer Tiefe, also unterhalb des Erdmantels, Wasser in riesigen Mengen existieren muss. Dieses Wasser soll unter anderem eine Rolle als Schmiermittel spielen, wenn sich die Kontinentalplatten bewegen und verschieben. Nicht ganz so tief unter der Erdoberfläche, dafür aber gut erforscht und zum Teil auch für Menschen zugänglich, sind unterirdische Höhlensysteme und Seenlandschaften auf der ganzen Welt. Der größte bekannte unterirdische See wurde 1966 in Namibia in den Otavibergen entdeckt. Er ist nach dem Hauch des Drachen „Dragon’s Breath“ benannt und liegt mit einer Ausdehnung von zweieinhalb Hektar, also in etwa der Größe von dreieinhalb Fußballfeldern, 60 Meter unter der Erdoberfläche. Neuesten wissenschaftlichen Messungen zufolge ist die Höhle insgesamt sogar 254 Meter tief.
Auf ähnlich spektakuläre natürliche Phänomene der Unterwelt muss der Reisende zum Mittelpunkt der Erde in allen Regionen des Globus gefasst sein. In zivilisatorisch erschlossenen Gefilden kann es auch passieren, dass er auf menschengemachte Gänge, Keller, Bergbaustollen und Katakomben stößt.
Labyrinthische Anlagen im Untergrund haben ihren Ursprung zumeist im Mittelalter und sind in fast allen europäischen Städten bis heute zu finden. Genutzt wurden die unterirdischen Systeme als Fluchtwege, die aus dem belagerten Stadtkern herausführten, oder auch zur Lagerung und Kühlung von Nahrungsmitteln und anderen lebenswichtigen Dingen.
In der tschechischen Bierstadt Pilsen wurde das 20 Kilometer lange Gängesystem, wie unschwer zu erraten, vorzugsweise zur Lagerung von Bierfässern genutzt. Die Pilsener Bürgerinnen und Bürger hatten nach der Stadtgründung im 13. Jahrhundert begonnen, Gruben in den weichen Untergrund zu graben, die im Laufe der Jahrhunderte durch Gänge miteinander verbunden wurden. So entstand ein faszinierendes unterirdisches Labyrinth, der „Historische Untergrund von Pilsen“, den man noch heute besichtigen kann.
Die Temperatur steigt: 3 °C pro 100 Meter
Die zweite Überraschung, die uns auf dem Weg in die Tiefe erwartet, ist die Hitze. Wer einmal unter Tage war, weiß, dass die Unterwelt nicht kalt und zugig, sondern warm ist und mit jedem Meter wärmer wird. In der Metapher „Höllenhitze“ steckt daher eine im wahrsten Sinne des Wortes tiefe Wahrheit. Im Schnitt steigt die Temperatur in der Erdkruste um circa 3 °C pro 100 Meter. Der tatsächliche Temperaturanstieg scheint stark von den lokalen Bedingungen beeinflusst zu werden, da bei der tiefsten Bohrung der Welt auf der russischen Halbinsel Kola in zwölf Kilometern Tiefe vergleichsweise „nur“ 215 °C gemessen wurden, während man in Island oder Japan in einem Kilometer Tiefe Temperaturen von lediglich um die 100 °C feststellen kann.
Fest steht, dass es unmenschlich heiß wird, je weiter man sich dem Erdmittelpunkt nähert. Ursache ist zum einen, dass wir auf einem ehemaligen Feuerball leben, der seit 4,6 Milliarden Jahren abkühlt und in seinem Kern immer noch eine Hitze von bis zu 6.000 °C speichert. Glücklicherweise ist dieser Glutofen so weit von der Erdoberfläche entfernt wie New York von Berlin, nämlich gut 6.300 Kilometer. Das ist bekanntlich ein langer Weg. Kämen die Reisenden zum Mittelpunkt der Erde auf die Idee, für ihre Reise das Auto zu nutzen, bräuchten sie bei einer Geschwindigkeit von 130 km/h mehr als zwei Tage, um ihr Ziel zu erreichen.
Das tiefste Bohrloch der Welt
Bei der sogenannten Kola-Supertiefbohrung wurde auf der gleichnamigen russischen Halbinsel in der Nähe der norwegischen Grenze der bis heute gültige Tiefenrekord aufgestellt. Das Bohrloch hat eine Tiefe von 12.262 Metern und wurde im Zeitraum von 1970 bis 1984 gebohrt. Oben hat es einen Durchmesser von ca. 92 cm – unten verjüngt es sich auf ca. 21 cm.
Ein unerschöpfliches Reservoir
Das Hitzereservoir im Erdinneren speist sich zu einem Teil aus der Restwärme des Erdkerns, zum anderen aus dem radioaktiven Zerfall instabiler Isotope von Elementen wie Uran, Thorium und Kalium. Diese Quelle unter unseren Füßen, die unaufhörlich Energie in Form von Wärme freisetzt, ist schier unerschöpflich und bietet verheißungsvolle Perspektiven für die energetische Versorgung unserer Städte und Kommunen in der Zukunft.
Akku ohne Limit: Geothermie
Wärme aus der Tiefe kann für die Wärme- und Kälteversorgung nutzbar gemacht werden. Das technische Verfahren nennt man Geothermie. Da besonders die „tiefe“ Geothermie sehr aufwändig ist, ist ihr Anteil an der Wärmeversorgung in Deutschland noch verschwindend gering.
Man unterscheidet zwei Hauptarten:
Oberflächennahe Geothermie (bis 400 m Tiefe)
In der Regel werden Wärmepumpen genutzt, um dem Boden Wärme zu entziehen, der das ganze Jahr über in 10 m Tiefe eine konstante Temperatur von etwa 10 °C hat.
Tiefe Geothermie (1.500 bis 4.000 m Tiefe)
Entweder bohrt man dabei in wasserführende Schichten und pumpt das heiße Wasser hoch, welches über einen Wärmetauscher in das Fernwärmenetz eingespeist wird. Oder man presst in einem anderen, technisch aufwendigeren Verfahren Wasser durch heißes, trockenes Gestein, um es zu erhitzen.
Wärme aus der Tiefe: das geothermische Geheimnis
Island ist bekannt für seine Naturschönheit und heißen Quellen. Die Hauptstadt Reykjavik gilt seit vielen Jahren als Musterbeispiel für die Nutzung geothermischer Ressourcen und zeigt, dass eine Großstadt mit über 138.000 Einwohnern zuverlässig mit erneuerbarer Wärme versorgt werden kann, ohne auf Öl oder Gas angewiesen zu sein. Große Erdwärmekraftwerke versorgen 95 % der Haushalte mit Fernwärme und stellen ein Viertel der Elektrizität zur Verfügung. Wärme ist in der Stadt am Nordatlantik trotz des kalten Klimas im Überfluss vorhanden und reicht über die Grundversorgung hinaus aus, um sogar Garagen kuschelig warm zu heizen und über 150 Schwimmbäder im ganzen Land in Wellnessoasen zu verwandeln. Ortsansässige behaupten, dass Island nur dank der Erdwärme überlebensfähig sei und dass es ohne das geothermische Heißwasser nur ein paar Wissenschaftler in diesem unwirtlichen Land aushalten würden.
Wenn es um Reykjavik als thermisches Vorzeigebeispiel geht, kann man zu Recht einwenden, dass Island nun mal ein Sonderfall ist. Das stimmt jedoch nicht ganz, da beispielsweise auch in Japan in hohem Maße geothermisches Wasser genutzt wird. Ein aufsehenerregendes Pilotprojekt in Deutschland zeigt, dass sich die Wärme aus der Tiefe auch bei uns und sogar in städtischen Bereichen noch viel effektiver nutzen ließe. Beispielsweise die Tiefengeothermie-Anlage in Potsdam erschließt heißes Wasser aus 2.000 Metern Tiefe und liefert damit Wärme für bis zu 5.000 Haushalte. Die ersten Meilensteine sind also gesetzt, um die heißen Schätze aus der Tiefe für unser Leben nutzbar zu machen.
Erz und Tuff – Schätze aus dem Siebengebirge
Am Ende der Reise zum Mittelpunkt der Erde unternehmen wir noch einen Abstecher zum Lebensmittelpunkt der meisten unserer „mittendrin“-Leser, nämlich nach Bad Honnef und das Siebengebirge. Seit Menschengedenken werden auf der ganzen Welt Bodenschätze in Bergwerken abgebaut. Belegt ist, dass bereits vor 30.000 Jahren im ägyptischen Nazlet Khater unter Tage Feuerstein abgebaut wurde, um Werkzeuge und Waffen herzustellen. Ganz so weit reicht die Tradition in unserer Region nicht zurück. Jedoch zeugt die heutige Gestalt des Siebengebirges davon, dass hier bereits die Germanen, später dann die Römer nach Erz geschürft haben, aus dem Blei, Kupfer, Zink und Silber gewonnen wurde. Im Untergrund erstrecken sich bis heute endlose Gänge, hundert Meter tiefe Schächte wurden in die Tiefe gegraben,
und Höhlen vom Ausmaß einer Kirche entstanden, um kostbaren Tuff für den Ofenbau zu gewinnen. Die hellen, weichen Tuffe sind ein Gestein, dass sich in der Folge vorzeitlicher Vulkanausbrüche aus der Asche gebildet hat.
Der sogenannte „Ofenkaulentuff“ erwies sich als hervorragend geeignet für den Bau von Backöfen, bis dieser in den 1960er Jahren von Edelstahl abgelöst wurde. Es ist überliefert, dass in vielen Dörfern in ganz Deutschland an einem Tag in der Woche der Backes auf dem Dorfplatz eingeheizt wurde.
Zu vermuten ist ferner, dass dies auf der Wiese der Frau Holle nicht anders gewesen ist und dass, wenn das Brot gebacken, es von der Goldmarie aus dem Ofen geholt ward.
Die meisten Eingänge zu den Ofenkaulen im Siebengebirge sind nicht mehr zugänglich. Auch dieser, der „Kalte Heinrich“ genannt, wurde in den 80er-Jahren bis auf einen Einflugschlitz für Fledermäuse zubetoniert.
Die Revolution für Gesundheit und Hygiene: Kanalisation
Seuchen, verschmutztes Trinkwasser und unerträgliche hygienische Zustände prägten lange Zeit das Leben in den wachsenden Großstädten. Die Kanalisation beendete diese Krise und wurde zum Meilenstein der modernen Stadtentwicklung.
Quelle: Oliver Krzywanek, Die Entstehung der Berliner Kanalisation
Unterirdisch, geruchsfrei und hygienisch wie in der modernen Stadt waren die Ver- und Entsorgungswege beileibe nicht immer. Noch bis Ende des 19. Jahrhunderts schwamm in Berlin und anderen Großstädten die Kloake zusammen mit dem Regenwasser durch die Rinnsteine und sorgte neben übelstem Gestank für katastrophale hygienische Verhältnisse. Durch die Bevölkerungsexplosion nach Gründung des deutschen Reiches im Jahr 1871 wurde die Lage unerträglich und in vielen Fällen tödlich. Zudem konnte die rund eine Million Einwohner nur noch unzureichend durch die 5.600 Brunnen im Stadtgebiet versorgt werden. Selbst Persönlichkeiten wie der berühmte Philosoph Georg Wilhelm Friedrich Hegel fielen im Laufe des Jahrhunderts den Cholera- und Typhusinfektionen aufgrund der Verunreinigung des Trinkwassers zum Opfer.
In Berlin entsteht das Abwassermodel für die ganze Welt
Der Arzt Richard Virchow von der Berliner Charité und andere Hygieneexperten machten sich für eine Neuordnung stark. 1871 legte der Chefingenieur der Berliner Kanalisation, James Friedrich Hobrecht, einen Plan für das „generelle Project für die Canalisation Berlins“ vor. Daraufhin entstanden ab 1873 zwölf kreisförmig konzipierte, autarke Kanalnetze, die sogenannten Radialsysteme, welche jeweils mit einem eigenen Pumpwerk ausgestattet waren. Das Abwasser wurde nach einer Grobreinigung auf Rieselfelder außerhalb der Stadt geleitet und als Dünger genutzt.
Der Plan ging auf. Bereits 1881 war die gesamte Berliner Innenstadt mit knapp 10.000 Hausanschlüssen kanalisiert.
Aufgrund des großen Erfolgs hielt die Kanalisation Einzug in die Berliner Vororte und wurde später von fast allen deutschen Großstädten sowie den Weltmetropolen Moskau, Kairo, Alexandria und Tokio übernommen. Welch hohen Stellenwert das „Project für die Canalisation“ für Berlin hatte, lässt sich daran ablesen, dass in der Kernbauzeit von 1873 bis 1890 ein Drittel der gesamten Steuereinnahmen für die Kanalisation ausgegeben wurden. Durch diesen finanziellen Kraftakt gelang es, die Sterblichkeitsrate zu senken und die urbane Hygiene auf ein bis dahin nie gekanntes Niveau zu heben. Anfang des 20. Jahrhunderts galt Berlin als die sauberste Stadt der Welt.