Kategorie: Blog

3     Besondere Erfolge

3.1 Experimentelle Archäologie kombiniert mit Forschung

Da sich die Kalkbrenn-Feldöfen der Römerzeit, des Mittelalters und des 18. Jahrhunderts kaum unterscheiden » – auch wenn jeder für sich ein Unikat ist -» liegt die Vermutung nahe, dass sich auch die Technik des Kalkbrennens im Wesentlichen nicht verändert hat. Beim Kalkbrennen im 2017 restaurierten Kalkofen in Sur En da Sent kann also eins zu eins nachvollzogen werden, wie es damals gemacht wurde.

Beim Kalkbrand 2024 hat ein Team vom Departement Materialwissenschaft der ETH den Brand wissenschaftlich begleitet und bereits beim Einbau im Frühling an die 16 Temperatursonden im Inneren des Ofens platziert und diese dokumentiert. So konnten während dem Brand laufend Temperaturen innerhalb des Ofens gemessen werden. Die Kombination moderner Messtechnik mit traditionellem Bauhandwerk stellt ein bemerkenswertes Novum dar. Die Temperatur wurde mehrmals pro Minute erfasst und in Echtzeit an einem Computer vor Ort übertragen, wo sie laufend in einem Graphen dargestellt und gespeichert wurden (Abb. 1, 2). Zum ersten Mal erhielten die Kalkbrenner*innen ein visuelles Feedback des Temperaturverlaufs im Inneren des Ofens, das Hinweise über den laufenden Brennprozess lieferte. Das Feuer wurde am Samstag, 29. Juni 2024 um 10:39 entfacht und am frühen Morgen des 6. Juli 2024 für die Auskühlungsphase verschlossen.

Folgende Beobachtungen und Erkenntnisse konnten gewonnen werden. Jede Erkenntnis führt zu neuen Fragen.

• Im Vorfeld hatte Prof. Dr. Walter Caseri und sein Team vom Departement Materialwissenschaft der ETH verschiedene Dolomitsteine im Brennofen geprüft. Dabei haben sie festgestellt, dass die Brenndauer bei einer gegebenen Temperatur in einem mehr oder weniger linearen Verhältnis zum Gewicht der Steine steht und dass die Brenndauer zwischen 830 °C und 890 °C stark von der Temperatur abhängt. Anhand der gesammelten Brenndaten lassen sich nun erste Einschätzungen darüber treffen, welche Temperatur und Dauer nötig sind, um Steinbrocken einer bestimmten Grösse vollkommen zu transformieren.

Frage: Verhält sich Kalk und Dolomit vergleichbar?

• Es wurde unter Kalkbrennerkreisen angenommen, dass der Lehmdeckel erst nach 24h als Isolation angebracht werden könne, da noch Wasser aus den Steinen entfliehen müsse. Nach der Aussage von Dr. Prof Walter Caseri enthält der verwendete Dolomit aber kein Wasser, sodass mit dem frühen Auftragen des Lehmdeckels der Vorteil einer schnelleren Aufwärmphase angestrebt wurde. Der Lehmdeckel wurde 2024 daher nach bereits 8 Stunden aufgetragen. Der Anstieg der Heizkurve ab der Fertigstellung des Lehmdeckels war erkennbar (Abb. 2).

Frage: Gibt es überhaupt Kalksteine die wesentliche Mengen Wasser enthalten?

• Innerhalb des Kalkofens in Betrieb herrschen mit der Zeit Temperaturen von deutlich über 1’000 °C. Der Messbereich der Sonden erstreckt sich gem. Hersteller auf max. 1200 °C, und diese Temperatur wurde erreicht oder sogar übertroffen (eine genauere Analyse der Temperaturmessungen wird noch vorgenommen). Die Sonden wurden während dem Brand sehr stark in Mitleidenschaft gezogen und einige sind durch das Zusammensacken der gebrannten Dolomitmasse in der Abkühlphase (oder schon vorher?) zerbrochen.

Frage: Was passiert, wenn der transformierte Stein «zu hoch» erhitzt wird?

• Im Verlauf der Tageszeiten und des Brennfortschritts ist die Temperatur nie überall gleich, Differenzen von ca. 200° kommen ständig vor. Jedes Stück gebrannter Dolomit aus dem Ofen hat somit eine eigene spezifische Brenngeschichte. Einzelne Temperaturangaben von Kalkbränden in Feldöfen sind daher immer krasse Vereinfachungen. Um zu eruieren, ob die Position im Ofen einen Unterschied auf die Eigenschaften des Stückdolomits hat, wurden Proben entnommen und von Jörg Lang untersucht.

Fragen: Spielt es eine Rolle wie genau ein Stein gebrannt wurde, ob schnell oder langsam? Was passiert, wenn der transformierte Stein «zu lange» erhitzt wurde?

• Es gibt deutliche Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht, sowie innerhalb des Ofens zwischen Tal und Hangseite. Dies legt die Vermutung nahe, dass die Thermik und bessere Luftzufuhr eine Rolle spielen könnten, da die Brenntemperaturen in der Nacht deutlich höher sind als am Tag.

Fragen: Ist die Position des Kalkofens (mit der Schnauze auf ein Gewässer ausgerichtet) bewusst gewählt? Spielt die Thermik bei anderen Kalköfen auch eine Rolle?

• Die Steigung des Temperaturverlaufs erfährt einen deutlichen Knick, bzw. der Temperaturanstieg pro Stunde eine Verlangsamung, sobald ca. 650° erreicht wurden. Folglich zeigt das Abflachen der Kurve ab dieser Temperatur den Kühleffekt der endothermen Reaktion bei der Transformation an. Für die vollständige Transformation der grössten im unteren- und den kleinsten im oberen Ofenbereich liegenden Dolomitsteine braucht dieser Feldofen 7 Tage und Nächte.

Frage: Wie lange braucht ein Kalkstein mit vergleichbarer Stein- und Ofen- Grösse?

• In der Nacht vom dritten auf den vierten Juli zwischen 00:00 und 05:00 Uhr begannen die Temperaturanzeigen zum ersten Mal stark, aber periodisch zu schwingen/schwanken. Diese wilden Temperaturschwankungen fielen mit Flammenbildungen im Deckelbereich zusammen (Abb. 5). Dass die Werte sich tagsüber wieder normalisieren, deutet darauf hin, dass die Temperatursonden weiterhin funktionieren und die Flammenbildungen zurückgegangen sind.

Fragen: Warum treten die Temperaturschwankungen nachts auf? Warum treten diese synchronen Temperaturschwankungen in regelmässigen Abständen von ca. 10 min bis 1 h auf? Warum «normalisieren» sich die Temperaturanzeigen tagsüber wieder?

• Bei allen bisherigen Dolomitbränden (2013, 2014, 2017, 2020, 2022, 2024) wurden Flammen an Öffnungen im Lehmdeckel ab einer Temperatur von etwa 600 °C beobachtet – typischerweise ab dem fünften Brenntag. Dieses Phänomen lässt sich mit der Nachverbrennung erklären. Während der Verbrennung entstehen brennbare Gase wie Kohlenmonoxid (CO), Wasserstoff und unverbrannte Kohlenwasserstoffe, die nicht sofort oxidiert wurden. Diese Gase steigen im Ofen nach oben und entzünden sich dort, wenn sie auf ausreichend Sauerstoff treffen und die nötige Zündtemperatur erreicht ist. Im Brennofen geschieht dieser Prozess automatisch – ohne äußeres Zutun. Die Flammen sind dabei durch Lücken im Lehmdeckel sichtbar.

Schlussfolgerung: Die Flammen unterhalb des Lehmdeckels sind ein Indikator für Temperaturen ab etwa 600 °C im oberen Ofenbereich. Sie treten dann auf, wenn genügend brennbare Gase aufsteigen und sich mit Sauerstoff vermischen.

Frage: Kommt der zur Zündung notwendige Sauerstoff aus der Brennkammer als aufsteigende heiße Zugluft oder wird er durch Öffnungen im Lehmdeckel aus der Umgebungsluft angesaugt?

3.2 Breites Engagement und wachsende Bewegung

Das Interesse der Mitglieder, den Prozess zu begleiten und die Bereitschaft mehrere Tage (auch Wochen) mitanzupacken, war überwältigend. Durch die Aufteilung der Arbeit in zwei Etappen – dem Steinesammeln und Einschichten im Ofen im Frühling und dem Kalkbrennen und Ernten im Sommer – konnten sich mehr Helfende Zeit nehmen und dabei sein. Viele Menschen können Berge versetzen, so wurden die 16 Tonnen Steine in wenigen Stunden aufgesammelt. Auch andere Arbeiten konnten in einem motivierenden Tempo durchgeführt werden.

3.3  Hotspot für Fachleute und überregionaler Austausch unter Kalkbrenner*innen

Vieleicht aufgrund des Datums außerhalb der Schulferien oder/und der Mitwirkung eines Teams der ETH, konnten wir diesmal unter den Besuchenden einen bemerkenswerten hohen Anteil an hochkarätigen Fachpersonen feststellen. Der Besuch und Mithilfe des Kalkbrand-Teams vom Ballenberg haben uns besonders gefreut und unterstrichen die Bedeutung der überregionalen Partnerschaft. Der Austausch unter praktizierenden Kalkbrenner*innen ist sehr wertvoll, da sich die Gelegenheit nur selten bietet.

3.4     Innovationspreis der Region 2023

Die Region Engiadina Bassa/Val Müstair (EBVM) zeichnet mit dem Innovationspreis jedes Jahr ein innovatives Unternehmen, Projekt oder Produkt aus. Im Frühjahr 2024 wurde der Verein kalkwerk mit Sitz in Chaflur, Strada mit dem Innovationspreis 2023 ausgezeichnet. Die Übergabe des Preises fand zum Auftakt des Kalkbrands 2024 am 28. Juni vor Ort statt und erhielt durch die Anwesenheit von Mitgliedern, Aita Zanetti (Gemeindepräsidentin Scuol), Victor Peer (Gemeindepräsident Valsot) und Martina Schlapbach (EBVM) einen feierlichen Rahmen (Abb. 6).