Fakultät für Chemie und Pharmazie

Hochenergetische Materialien - Umweltfreundliche Alternative für Bleiazid

This shows the result of a test in which 500 mg of the new explosive material was detonated under controlled conditions in the laboratory. (Source: Thomas M. Klapötke)

In Munition und Zündmitteln wird derzeit das giftige Bleiazid verwendet. LMU-Chemiker haben einen neuen primären Explosivstoff entwickelt, der ohne das toxische Schwermetall auskommt. Als wäre ihre Sprengkraft nicht genug, haben primäre Explosivstoffe noch weitere zerstörerische Folgen: Die beiden heute vorwiegend verwendeten primären Explosivstoffe Bleiazid und Bleistyphnat enthalten das giftige Schwermetall Blei, das langfristig zu erheblichen Kontaminationen von Böden führt und krebserzeugend ist.

 

Die Arbeitsgruppe von Professor Thomas M. Klapötke am Department für Chemie der LMU hat nun einen neuen primären Explosivstoff entwickelt, der frei von Schwermetall ist. Darüber berichten die Forscher aktuell in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie.

„Unser neuer Explosivstoff K2DNABT enthält das ökologisch und toxikologisch vollkommen unbedenkliche Element Kalium. In seiner Schlag-, Reibe- und elektrostatischen Empfindlichkeit steht er dem Bleiazid in nichts nach wie unsere Experimente im Labor gezeigt haben“, sagt Klapötke.

Giftiger Staub

Primäre Explosivstoffe initiieren Sprengladungen. Durch ihre Zündung, die mechanisch ausgelöst werden kann, wird eine Schockwelle erzeugt, in dessen Folge der sekundäre Explosivstoff detoniert. Das Bleiazid setzt sich bei diesem Prozess in Blei um und wird als Staub freigesetzt. „Pro Zündung sind das nur Milligramm, aber die schädliche Wirkung ist eine Frage der Konzentration. Auf Truppenübungsplätzen sind die Umweltschäden am stärksten, da hier über Jahrzehnte Blei freigesetzt wird und sich in der Umwelt akkumuliert“, sagt Klapötke. Auch die Soldaten und Angestellten, die die Waffensysteme bedienen und reinigen, sind dem Gift ausgesetzt. „Studien der US-Army zeigen, dass Militärangehörige, die die Waffen und vor allem die Truppenübungsplätze reinigen, höhere Bleiwerte im Körper haben als Vergleichspersonen, die keinen Kontakt zu den Explosivstoffen haben.“

Primäre Explosivstoffe mit Bleiazid werden zivil und militärisch genutzt. „In der Polizei-Munition, im Bergbau und für Sprengarbeiten wird derzeit noch meist Bleiazid als Explosivstoff verwendet“, sagt Klapötke. „In den USA werden nach Angaben der US-Army jährlich zehn Millionen Einheiten, von Patronen bis zu Detonatoren, die Bleiazid enthalten, produziert. Alleine im militärischen Bereich werden in den USA 750 Pfund Bleiazid jährlich verwendet.“

Erste experimentelle Detonationsversuche im Labor mit dem neuen Explosivstoff K2DNABT und Computerberechnungen haben gezeigt, dass er in seiner Leistung das Bleiazid übertrifft. „Wir gehen davon aus, dass er eine hohe Langzeitstabilität hat, also über viele Jahre gelagert werden kann. Das wäre ein Vorteil gegenüber DBX-1, einer Kupferverbindung, die als Alternative zu Bleiazid entwickelt wurde, aber ihre Sprengkraft mit der Zeit verlieren kann“, sagt Kapötke. In einem nächsten Schritt planen die Forscher größere Mengen der Verbindung herzustellen und außerhalb des Labors zu testen.

Publikation: Angewandte Chemie