Eisenzeit der Zivilisation: Metall verändert die Welt

Das Eisen löste das primitive Stammessystem durch die entstehende Klassengesellschaft, die Bildung von Staaten und den Aufbau neuer Handelsbeziehungen ab. In der frühen Eisenzeit entstand die berühmte Handelsroute der Großen Seidenstraße.

So unwirklich es auch klingen mag, alles begann mit Eisen außerirdischen Ursprungs… Ja, Eisen wurde zuerst aus Meteoriten hergestellt. Solche Eisenwaren hatten einen hohen Nickelgehalt. Später wurde irdisches Eisen zur Herstellung von Gütern verwendet.

Trotz des größeren technischen Aufwands und der höheren Arbeitsintensität, die zur Herstellung von Eisen im Vergleich zu Bronze erforderlich sind, hat die Eisenzeit die Bronzezeit souverän überholt, da Eisen in der Natur häufiger vorkommt als Bronze. In der Bronzezeit wurden viele Metallwaren zu Waffen umfunktioniert. Der Mangel an Zinn für den Bronzeguss zwang die antiken Stahlhersteller dazu, nach einer Alternative zu suchen. Die breite Verwendung von Eisenerz führte zu Verbesserungen in der Technologie der Metallherstellung. Als Zinn wieder verfügbar wurde, war Eisen billiger, stärker und leichter, und geschmiedetes Eisen ersetzte die Werkzeuge aus Bronze für immer.

Wie Eisen zu Beginn der Eisenzeit hergestellt wurde

Die Technologie der Eisenherstellung umfasste eine Reihe von Arbeitsschritten, um das Eisen aus Erzen zu reduzieren, und wurde Experten zufolge im zweiten Jahrtausend v. Chr. in Kleinasien entdeckt.

Zu diesem Zweck wurden Bloomery-Öfen verwendet. Die Luft wurde mit Blasebälgen in die Öfen gepumpt. Die frühen Öfen waren kegelförmig und etwa einen Meter hoch. Im unteren Teil des Ofens befanden sich Luftdüsen, durch die Luft zur Verbrennung von Kohle zugeführt wurde. Dadurch wurde im Ofen eine sehr hohe Temperatur erzeugt, die es ermöglichte, das eingebrachte Gemisch aus Eisenoxiden und Ganggestein zu schmelzen. Infolge chemischer Reaktionen verschmolz ein Teil der Oxide mit dem Ganggestein und bildete eine schmelzbare Schlacke, während ein anderer Teil zu Eisen reduziert wurde und zu einem weichen, porösen Material, dem so genannten Vorblock, schmolz. Danach brachen die antiken Stahlkocher die vordere Wand des Ofens auf, um den Eisenblock herauszuholen. Im Gegensatz zu Bronze war das Metall in dieser Form jedoch nicht zum Gießen in Formen geeignet. Ein Vorblock sah aus wie gesinterter Eisenschwamm in Form von Metallkörnern. Im heißen Zustand wurde der Vorblock geschmiedet, wodurch das Metall fester und homogener wurde. Dieses Metall wurde dann in einer Schmiede zur Herstellung verschiedener Metallarbeiten verwendet. Ein Schmied erhitzte die Schmelze mit einer offenen Flamme und stellte mit Hammer und Amboss Schmiedewerkstücke her.

Wie die Eisenzeit die Entwicklung der Zivilisation beeinflusste

Lange vor der industriellen Revolution hielten die meisten Menschen in der frühen Eisenzeit Vieh und betrieben Landwirtschaft. Das Leben spielte sich in den Dörfern ab, wo die Gemeinschaften das Land bewirtschafteten und die lebensnotwendigen Dinge in Handarbeit herstellten.

Die Herstellung von Eisenwerkzeugen trug dazu bei, dass die landwirtschaftliche Arbeit einfacher und effizienter wurde. Die Bauern waren in der Lage, härtere Böden zu kultivieren, was den Anbau und die Züchtung neuer Pflanzensorten ermöglichte. Das Gleiche gilt für die Viehzucht. Effektivere Arbeitsmethoden halfen, Zeit zu gewinnen.

Mehr Zeit zu haben bedeutete, dass die Menschen nun auch anderen Tätigkeiten als der Landwirtschaft nachgehen konnten, wie dem Verkauf oder dem Handel mit dem, was sie angebaut hatten. Einige Familien begannen, Bäckereien oder Näh- und Schmiedewerkstätten zu eröffnen. Die Entwicklung des Schmiedehandwerks wiederum förderte die Entwicklung von Berufen wie Leder-, Holz- und Knochenverarbeitung. Der Handel florierte in dieser Zeit.

Entwicklung der Eisenverarbeitungstechnik

Die Metallverarbeitungstechnik entwickelte sich stetig und schnell. Zu dieser Zeit entstanden geschweißte Waffen und Damaszenerstahl, und die Rennfeueröfen wurden durch höhere Stucköfen ersetzt. Im späten 13. Jahrhundert kamen diese vier Meter hohen Öfen im modernen Europa zum Einsatz. Solche Öfen konnten bis zu 250 kg Eisen pro Tag produzieren.

In der Mitte des 15. Jahrhunderts wurden die Stucköfen durch noch höhere Blauöfen ersetzt, die mit einer Luftvorwärmung ausgestattet waren. Diese Öfen hatten jedoch einen großen Nachteil: Die höheren Temperaturen in den Blauöfen steigerten nicht nur die Ausbeute an Eisen aus dem Erz, sondern auch die Bildung von aufgekohltem „Roheisen“, also jenem Eisen, mit dem man damals noch nicht umzugehen wusste, von 10% auf 30% (im Vergleich zum Stuckofen). Dies war ein Ansporn, die Technik zu verbessern.

Der nächste Schritt in der Entwicklung der Eisenverarbeitungsmethoden war die Erfindung des Hochofens. Die größere Größe sowie das Vorheizen und die mechanische Luftzufuhr zum Hochofen sorgten dafür, dass das gesamte Eisen in Roheisen umgewandelt werden konnte. Die Öfen wurden kontinuierlich betrieben und konnten bis zu anderthalb Tonnen Roheisen pro Tag produzieren.

Im 16. Jahrhundert wurde in Europa ein metallurgisches Verfahren populär, mit dem Eisen in Roheisen umgewandelt und der Kohlenstoff noch in flüssiger Form entfernt werden konnte, um das Eisen in Stahl zu verwandeln.

Später begannen kohlebasierte Technologien, das Verkoken, das Puddeln und das Heißblasen in der Metallurgie aktiv genutzt zu werden. Im Jahr 1856 entwickelte der englische Erfinder Henry Bessemer einen Konverter und patentierte seine Technologie zur Stahlerzeugung, die als Bessemer-Verfahren bekannt wurde.

Im 20. Jahrhundert begannen offene Herdöfen, die Bessemer-Konverter aktiv zu ersetzen. Aber auch diese Öfen waren gegen Ende des Jahrhunderts veraltet und wurden durch das Sauerstoff-Basis-Ofen-Verfahren ersetzt. Mit dem Aufkommen leistungsfähiger Elektrizitätswerke als Energiequelle wurde die Technologie der Elektrostahlerzeugung in der Industrie sowohl für die Herstellung von Nichteisen- als auch von Eisenmetallen weit verbreitet.

Das 21. Jahrhundert brachte seine eigenen Anpassungen bei der Verarbeitung von Eisen mit sich, die uns zwangen, nicht nur über den Nutzen, sondern auch über die Schäden nachzudenken, die die Metallurgie für die Umwelt verursacht. Heute scheint das Verfahren der Direktreduktion von Eisen aus Erzen unter Verwendung von Wasserstoff aus ökologischer Sicht am vielversprechendsten zu sein. Auf der nächsten Prozessstufe wird Stahl durch das Schmelzen von Eisenteilchen in Elektroöfen gewonnen, gefolgt von der Zugabe von Kohlenstoff.

Moderne innovative Verfahren werden zu einem entscheidenden Faktor für die Metallurgie, um ihre Wettbewerbsfähigkeit auf dem Weltmarkt zu erhalten.

In den vergangenen Jahrhunderten hat Eisen die Lebensqualität verbessert. Die Welt hat das schnellste Wachstum in den Zeiten erlebt, in denen fortschrittlichere Verarbeitungstechnologien entdeckt wurden. Die Errungenschaften der metallurgischen Industrie in der Mitte des 18. Jahrhunderts führten zu einer rasanten Entwicklung des Maschinenbaus und zu einer echten Revolution im Maschinenbau.

Genauso wie die Eisenzeit vor Jahrhunderten die Lebensweise der Menschheit veränderte, ist es gut möglich, dass die aufkeimende vierte industrielle Revolution der Beginn eines neuen Zeitalters in der Entwicklung unserer Zivilisation sein wird.