17.07.2018

Achtung Experiment – Teil 11

Das Experiment geht über Tage und Nächte – eine Herausforderung für alle Beteiligten.

Er brennt wieder ....

Axtschläge hallen im Tal des Mäckingerbachs und am Rennofen herrscht reges Treiben: Der Nachbau eines eisenzeitlichen Verhüttungsofens (Rennofen) aus dem Siegerland im LWL-Freilichtmuseum Hagen brennt nun seit vier Tagen und drei Nächten. Mit einem archäologischen Experiment versucht hier eine Kooperation aus LWL-Archäologie für Westfalen, Deutsches Bergbau-Museum Bochum, LWL-Freilichtmuseum Hagen, Ruhr-Universität Bochum und Römisch Germanisches Zentralmuseum Mainz die über 2000jährige Technik der Eisengewinnung zu verstehen und die Prozessabläufe zu rekonstruieren. Denn trotz intensiven archäologischen sowie archäometallurgischen Forschungen sind wichtige Aspekte über die Eisenverhüttung in den zur Eisenzeit größten Rennöfen Europas wenig oder unbekannt: Wie lange dauerte eine Verhüttung und wie waren die Arbeitsabläufe? Wie groß war der Brennmittelbedarf? Wieviele Menschen waren zum Betrieb notwendig?

Bereits im Sommer 2017 wurde erfolgreich eine Experimentreihe durchgeführt. Dank der detaillierten Dokumentation mittels verteilten Messgeräten im und am Ofen sowie der Analyse der Verhüttungsprodukte konnten so die Auswirkung der verschiedenen Arbeitsschritte des Experimentes auf den Verhüttungsprozess im Ofen analysiert werden. Die Zusammenschau aller Ergebnisse erbrachte erstaunliche Erkenntnisse: Das wichtigste war, dass eine Verhüttung mit Holz als Brennstoff erfolgreich verlief. Ein weiteres bemerkenswertes Ergebnis war, dass der Ofen Dank seiner Größe im Verlauf der Verhüttung von selbst in Idealbedingungen einpegelt – wenn man ihn lässt: Denn im letzten Jahr pegelte sich der Ofen immer dann in Idealzustand ein, wenn die eigentlichen Arbeiten am Ofen eingestellt worden war: Immer wenn eine intensive Phase mit Zugabe von Brennstoff und Erz endete und dann die Arbeiten eingestellt worden waren, stieg im Ofen allmählich über Stunden die Hitze bis zu Temperaturen um 1200°C an und gleichzeitig herrschte im Ofen Sauerstoffarmut über Stunden. Ein weiteres Ergebnis war, dass der Einsatz von Blasebälgen keinen positiven Effekt auf den Verhüttungsprozess hatte sondern nur zu einem erheblichen Brennstoffverbrauch führte.

Diese Erkenntnisse sind Grundlage der derzeitigen Experimentreihe. Denn nun wird der Ofen erneut mit Holz als Brennstoff betrieben, keine Blasebälge verwendet und alle Prozessschritte auf lange Dauer konzipiert. So entzündete Heinz Hadem den mit Holzscheiten befüllte Ofen am vergangenen Samstag unter reger Beteiligung der Museumsbesucher im Kanal des Ofens und verschloss ihn mit einem Ziegel, wie sie von archäologischen Ausgrabungen bekannt sind. Anschließend wurde der Ofen bis zum Morgen des Sonntags lediglich beobachtet. Um 4 Uhr morgens herrschten Temperaturen im Ofen von rund 800°C, die mittels Zugabe von weiterem Holz auf über 950°C Stunden später gesteigert werden konnten. Nun verschwand ca. 20 kg gepochtes Eisenerz im Ofen und die Temperaturen kletterten weiter nach oben.

Das Erz hatte Maria Arians-Kronenberg der Forschungskooperation beschafft, die zudem durch ihre reiche Erfahrung mit Verhüttungsexperimenten in anderen Ofentypen wertvolle Anregungen gab, die direkt einflossen. Zum Beispiel wurde das Erz auf eine Größe kleiner einer Walnuss zerpocht  und, entgegen unseren vorherigen Überlegungen, nicht vor der Verhüttung separat geröstet. Wir danken herzlich für die vielen Hilfestellungen!

Aber zurück zur Verhüttung: Aus dem Erz wandelte sich über Stunden bei Temperaturen um mindestens 1100°C ein Schlackenklotz, der unten am Ofenboden entstand. Wahrscheinlich waren die Temperaturen aber höher, da die Temperaturmessgeräte in der Ofenwand und nicht in der heißeren Ofenmitte sind.

Bis zum Vormittag des Sonntags verbrannte der glühende Brennstoffkörper bis auf eine Höhe von 50 bis 60 cm ab und gleichzeitig sank die Temperatur wieder auf ca. 900°C. Daher begannen wir erneut mit der allmählichen Zugabe großer Holzmengen. Über Stunden stellten wir fest, dass wenn in Abständen von ungefähr einer halben Stunde nur Holzmengen bis zu 40 kg zugeführt werden, die sauerstoffarme Atmosphäre im Ofen erhalten bleibt und auch die Temperatur sich nur 5 bis 10 Minuten nach der Beschickung kurzzeitig um 50 bis 70°C abfällt. Der Nachteil dieser Vorgehensweise war aber, dass der Brennstoffkörper im Ofen nicht wesentlich größer wurde – eine weitere Beschickung des Ofens mit Erze wäre somit nicht sinnvoll gewesen. Daher entschieden wir uns ab dem Nachmittag, mit zeitlich rasch aufeinander folgenden Beschickungsphasen und der Zugabe von mehreren hundert Kilogramm Holzscheiten bis auf die Höhe der Gichtöffnung, eine geeignete Brennstoffbasis zu schaffen. Diesen folgte am späten Nachmittag die Zugabe von 80 kg Eisenerz. Im Ofen entstanden über Stunden geeignete Verhüttungstemperaturen bei Sauerstoffarmut und der Schlackenklotz an der Sohle wuchs an. Bis Montagvormittag wurde der Ofen bewacht, aber wieder nicht beschickt. Nun startete erneut eine Phase mit Zugabe von mehreren hundert Kilogramm Brennholz, woran sich nachmittags die Zugabe weiterer 40 Kilogramm Eisenerz anschloss.

Alle Aktivitäten werden wieder wie 2017 detailliert dokumentiert. Neben der Protokollierung aller Arbeiten werden an sechs Stellen im Ofen die Temperaturen gemessen, der Sauerstoffgehalt bestimmt, die Flamme regelmäßig fotografiert, der Brennstoff nicht nur gewogen, sondern auch Volumen und Feuchte des Holzes festgehalten. Besonders dem kompetenten und engagierten Einsatz von Erica Hanning vom Römisch-Germanischen Zentralmuseum Mainz sowie von Ulrich Katschmareck vom Institut für Ziegelforschung Essen e.V. ist zu verdanken, dass die Temperaturbestimmung sowie die Messung des Sauerstoffgehaltes kontinuierlich möglich ist: Die Verwendung von Holz als Brennstoff ist nämlich beispielsweise bei der Sauerstoffbestimmung im Ofen für die Messgeräte problematisch: Bei der Wandlung des Holzes zu Holzkohle im Ofen entsteht Teer, der die Messschläuche der Sauerstoffmessung verstopfen kann, während abfließende Schlacke die Temperaturmesssonden im Ofen gefährden kann.

Die Sonne ist längst untergegangen und zum Zeitpunkt der Abfassung dieses Blog-Beitrags in der Montagnacht haben sich die Forscher schon längst geeinigt, wer welche Wache macht: Wer nimmt eine Mütze Schlaf, bevor er wieder um 4 Uhr am Ofen steht, um die Kollegen dort abzulösen, die die Wache seit Mitternacht halten? Sind die Taschenlampen parat? Was kann jetzt noch für den morgigen, wichtigen Tag vorbereitet werden? Denn am Dienstag kommt eine Stunde der Wahrheit: Da archäologische Ausgrabungen nachweisen konnten, dass die Siegerländer Rennöfen vielfach betrieben wurden und zudem archäometallurgische Analysen wahrscheinlich machen, dass mehrere Verhüttungsvorgänge am Stück in den Öfen realisiert wurden, steht für Dienstag eine Öffnung des Ofens an. Der Ziegel im Schürkanal soll entnommen werden. Dann planen wir die Herausnahme des massiven Schlackenklotzes, um anschließend nach erneutem Verschluss des Schürkanals eine neue Verhüttungsphase im heißen und glutgefüllten Ofen starten zu können.


Manuel Zeiler

Kategorien: Außenstelle Olpe · Projekte

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