Wissenswertes über Ozon
Was ist eigentlich Ozon und wie wirkt es?
Von seiner Zusammensetzung ist Ozon denkbar einfach: Es besteht nur aus Sauerstoff. Während allerdings beim normalen Sauerstoff immer zwei Atome ein Molekül bilden, sind es beim Ozon jeweils drei.
In reinem Zustand ist Ozon ein bläuliches Gas von stechendem Geruch. Doch tritt es unter normalen Bedingungen immer nur als äußerst geringer Anteil der Luft auf. In solchen kleinsten Mengen entsteht Ozon ganz natürlich: Das Sonnenlicht mit seinen energiereichen Strahlungen bewirkt in gewissem Umfang die Umwandlung von drei normalen Sauerstoffmolekülen zu zwei Ozonmolekülen.
Das einmal entstandene Ozon hat eine äußerst starke Neigung, Reaktionen mit anderen Stoffen auszulösen, aus denen dann gänzlich neue Verbindungen hervorgehen. Oder es wandelt sich nach einiger Zeit wieder zu normalem Sauerstoff zurück. Erhöhte Konzentrationen von Ozon können also nur auftreten, wenn es eine Quelle gibt, die ständig neues Ozon produziert.
Ozon in der Erdatmosphäre
In einer Höhe von 20 Kilometern und mehr über der Erdoberfläche lassen die besonders energiereichen Anteile der Sonnenstrahlung – das UV-Licht – Ozon in großem Ausmaß immer wieder neu entstehen. Diese Ozonschicht in der Atmosphäre wirkt wie ein Schutzschild, denn sie absorbiert zum allergrößten Teil das UV-Licht, das für den Menschen und die anderen Lebewesen auf der Erdoberfläche gefährlich wäre. Hierin liegt das Problem mit Umweltgasen wie zum Beispiel den Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW): Sie steigen in der Atmosphäre auf und reagieren dort mit dem Ozon, es entsteht das so genannte Ozonloch.
Ozon in der Atemluft
Während Ozon in den Höhen der Atmosphäre die Gesundheit des Menschen schützt, kann es mitunter auf der Erdoberfläche durchaus schädliche Auswirkungen haben, wenn nämlich seine Konzentration in der Atemluft deutlich über den natürlichen Wert hinausgeht. Auch hierbei spielt die vom Menschen herbeigeführte Luftverschmutzung eine Rolle. Ohne diese läge die Ozonkonzentration selbst bei stärkster Sonneneinstrahlung noch in einem völlig unbedenklichen Bereich. Verschiedene Stoffe aber, die als Abgase oder andere Verunreinigungen in die Luft gelangen, gehen unter starker Sonnenbestrahlung mit normalem Sauerstoff eine komplexe Abfolge von Reaktionen ein. Diese produzieren im Resultat mehr Ozon, als durch entsprechende entgegengesetzte Reaktionen wieder zu normalem Sauerstoff zurückgebildet wird. So steigt die Ozonkonzentration in der Atemluft und kann im Hochsommer Werte erreichen, bei denen Warnungen ausgegeben werden, da es zu Schleimhautreizungen und Atemwegsschädigungen kommen kann.
Ozon in Reaktion mit anderen Substanzen
Im Prinzip reagiert Ozon nicht anders als normaler Sauerstoff: Die Atome der Sauerstoffmoleküle gehen mit den Bestandteilen anderer Moleküle neue Verbindungen ein, wobei gänzlich andersartige Stoffe entstehen können. Eine solche Oxidation geschieht etwa, wenn Eisen verrostet: Das Eisen verbindet sich mit Sauerstoff zu Eisenoxid. Analoge Prozesse gehen auch bei jeder Verbrennung vonstatten: Gas und Öl etwa, deren Moleküle ausschließlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen, verbrennen mit Sauerstoff zu Kohlendioxid und Diwasserstoffmonoxid, also Wasser.
Bei diesen Reaktionen spielt es hinsichtlich der Endprodukte zumeist keine Rolle, ob der Sauerstoff in normaler Form oder als Ozon daran beteiligt ist. Ein großer Unterschied besteht aber darin, dass Ozon wesentlich leichter solche Reaktionen eingeht. Man braucht also viel weniger Energie, um die Reaktion einzuleiten. Im Gegensatz zu normalem Sauerstoff reagiert Ozon mit sehr vielen Substanzen schon bei Zimmertemperatur.
Die umweltfreundliche Anwendung von Ozon
Die Reaktionsfähigkeit des Ozons machen sich verschiedene moderne Anwendungen zu Nutze. Es ist zum Beispiel für das Reinigen von Luft außerordentlich gut geeignet, weil es auch mit Geruchsstoffen, Fett und anderen Verunreinigungen bereitwillig in Reaktion tritt und diese im Resultat nahezu vollständig abbaut. Ähnlich verhält es sich mit Pilzsporen, Viren, Bakterien und anderen Mikroorganismen: Das Ozon oxidiert einzelne Elemente ihrer Struktur und deaktiviert so Krankheitserreger und Keime. Auch Pollen und andere Allergene kann Ozon unschädlich machen.
Umweltfreundlich ist ein solches Verfahren unter Einsatz von Ozon, weil keinerlei schädliche Rückstände entstehen – vom Ozon selbst bleibt am Ende nur normaler Sauerstoff übrig. Zudem ist der Energieverbrauch im Vergleich zu anderen Methoden deutlich geringer, da für die Auslösung der Reaktionen kaum Energieaufwand anfällt.
Die technische Erzeugung von Ozon
Eine Methode zur gezielten Produktion von Ozon benutzt elektrische Entladungen. Auf ähnliche Weise entsteht Ozon auch bei Blitzschlägen sowie – unbeabsichtigt – bei Fotokopierern und Laserdruckern. Dieses Verfahren hat allerdings den Nebeneffekt, dass giftige, klimaschädigende Stickoxide entstehen.
Bei einer anderen Möglichkeit zur Gewinnung von Ozon werden UV-C-Strahlen auf normalen Sauerstoff gerichtet. Diese energiereichste Strahlungsart des UV-Lichtes bewirkt die Umwandlung in Ozon, wobei es sich letztlich um den gleichen Vorgang wie in der Ozonschicht in der Atmosphäre handelt.
Die künstliche Erzeugung von UV-C-Strahlen wiederum geschieht zum Beispiel mit so genannten Fotozonlampen. Bei sicherer Abschirmung der Strahlenquelle gegenüber der Umgebung ermöglichen diese eine zielgerichtete und kontrollierte Entstehung von Ozon – dort, wo es gebraucht wird. Der extrem aufwendige Transport von hochkonzentriertem Ozon entfällt.