Die Katastrophe von Bhopal: Eine der schlimmsten Chemiekatastrophen der Geschichte

Die Katastrophe von Bhopal ereignete sich am 3. Dezember 1984 in Bhopal, der Hauptstadt des indischen Bundesstaates Madhya Pradesh. In einem Werk der Union Carbide India Limited (UCIL) traten aufgrund menschlicher Fehler mehrere Tonnen giftiger Stoffe in die Atmosphäre. Das Unglück gilt als die bisher schlimmste Chemiekatastrophe und eine der bekanntesten Umweltkatastrophen der Geschichte. Tausende von Menschen starben an ihren unmittelbaren Folgen.

UCIL war 1984 zu 51 Prozent im Besitz des US-Chemiekonzerns Union Carbide Corporation (UCC). Die restlichen Aktien befanden sich im Besitz des indischen Staates, indischer Finanzinstitute und privater Investoren in Indien.

Die Anlage in Bhopal war für die Produktion von 5.000 Tonnen des Schädlingsbekämpfungsmittels Sevin ausgelegt. Aufgrund sinkender Absatzmengen wurden jedoch Kosten gesenkt, was unter anderem zu einer Reduzierung des Personals und einer Verlängerung der Wartungsintervalle führte. Schließlich wurde eine Schließung der Fabrik ins Auge gefasst.

Am Tag der Katastrophe fanden aufgrund von übermäßigen Lagerbeständen keine Produktionsarbeiten statt. Durch eine unglückliche Verkettung von Ereignissen und Versäumnissen beim Unterhalt der Anlage gelangte Wasser in einen Tank für Methylisocyanat (MIC), woraufhin eine exotherme Reaktion einsetzte. Dabei wurden so viel Kohlenstoffdioxid und giftige Stoffe freigesetzt, dass der Tankinnendruck stark erhöhte und zwischen 25 und 40 Tonnen Methylisocyanat sowie andere Reaktionsprodukte in die Atmosphäre entwichen.

Methylisocyanat verursacht bei Exposition Verätzungen der Schleimhäute, Augen und Lungen. Bei den Bhopal-Opfern wurden jedoch auch schwere Verätzungen innerer Organe festgestellt. Die hohe Anzahl der Opfer ist unter anderem auf die Tatsache zurückzuführen, dass die meisten Betroffenen in Richtung des Krankenhauses flohen und somit mitten in die Giftwolke hineinliefen.

In der Folge der Katastrophe wurden international die Sicherheitsstandards verschärft. Union Carbide zahlte nach langwierigen Verhandlungen und gegen Verzicht auf Strafverfolgung letztlich 470 Millionen US-Dollar an den indischen Staat, der das Geld jedoch nur in geringen Teilen für die Opfer aufwendete. Weitere 250 Millionen US-Dollar zahlten Versicherungen. Viele Betroffene leiden noch heute unter den Folgen der Verletzungen und Vergiftungen.

Die Sanierung des mit Quecksilber und krebserregenden Chemikalien vergifteten Geländes ist bis heute nicht erfolgt. Alle Auslieferungsgesuche der indischen Regierung für den zum Zeitpunkt des Unglückes amtierenden Vorstandsvorsitzenden von Union Carbide, Warren Anderson, wurden von den USA abgelehnt.

DIE CHEMIE DAHINER?

In diesem Abschnitt werde ich den Prozess der Reaktion von CH3-NCO (Methylisocyanat) mit H2O (Wasser) zu CO2 (Kohlendioxid) und CH3-NH2 (Methylamin) detailliert beschreiben. Diese Reaktion ist ein Beispiel für eine Hydrolyse, bei der ein Molekül aufgrund der Reaktion mit Wasser in zwei oder mehr kleinere Moleküle zerfällt. Um die Chemie hinter dieser Reaktion zu verstehen, werde ich die Struktur der beteiligten Moleküle, den Reaktionsmechanismus, mögliche Nebenreaktionen und die Bedeutung dieser Reaktion in der Industrie und Umwelt erläutern.

1. Struktur der beteiligten Moleküle:

• CH3-NCO (Methylisocyanat) ist eine organische Verbindung, die zur Gruppe der Isocyanate gehört. Es besteht aus einem Methylgruppen (CH3) und einer Isocyanatgruppe (-NCO). Die Isocyanatgruppe weist eine kumulierte Doppelbindung zwischen dem Kohlenstoff- und dem Sauerstoffatom auf, während das Stickstoffatom eine einfache Bindung zum Kohlenstoffatom und eine Doppelbindung zum Sauerstoffatom aufweist.
• H2O (Wasser) ist eine einfache Verbindung aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Wasser ist ein polares Molekül, das bedeutet, dass es eine ungleiche Verteilung der Elektronendichte aufweist, wodurch es in vielen chemischen Reaktionen als Lösungsmittel und Reagenz fungiert.
• CO2 (Kohlendioxid) ist ein lineares, unpolares Molekül mit zwei Doppelbindungen zwischen dem zentralen Kohlenstoffatom und den beiden Sauerstoffatomen.
• CH3-NH2 (Methylamin) ist eine organische Verbindung, die zur Gruppe der primären Amine gehört. Es besteht aus einer Methylgruppe (CH3) und einer Aminogruppe (-NH2).

2. Reaktionsmechanismus: Die Hydrolyse von Methylisocyanat verläuft in mehreren Schritten:
   a. Nucleophile Angriff: Das Wasser (H2O) fungiert als Nukleophil und greift das Kohlenstoffatom der Isocyanatgruppe (C=N) in Methylisocyanat an. Dabei wird eine Bindung zwischen dem Kohlenstoffatom und dem Sauerstoffatom des Wassers gebildet. Gleichzeitig wird eine der Doppelbindungen zwischen dem Kohlenstoff- und dem Stickstoffatom aufgelöst, und das Stickstoffatom erhält ein freies Elektronenpaar.
   b. Protonentransfer: Ein Proton (H+) wird vom neu gebildeten Hydroxygruppen (OH-) auf das Stickstoffatom übertragen, wodurch eine Hydroxylamino-Gruppe (NH-OH) entsteht.
   c. Austauschreaktion: Die Hydroxylamino-Gruppe wird durch eine Aminogruppe (-NH2) ersetzt, während das Hydroxid-Ion (OH-) und ein Kohlendioxidmolekül (CO2) freigesetzt werden.
   
   
3. Nebenreaktionen: Es ist zu beachten, dass Methylisocyanat auch mit sich selbst reagieren kann, um Dimere oder Polymere zu bilden. Diese Reaktionen sind jedoch in der Regel langsamer als die Hydrolyse von Methylisocyanat durch Wasser. Um die Selektivität der gewünschten Hydrolyseprodukte zu erhöhen, können die Reaktionsbedingungen, wie zum Beispiel die Temperatur, der Druck und das Verhältnis der Reaktanden, angepasst werden.

4. Bedeutung dieser Reaktion in der Industrie und Umwelt: Die Umwandlung von Methylisocyanat in Methylamin und Kohlendioxid durch Hydrolyse hat sowohl industrielle als auch umweltrelevante Bedeutungen.

• Industrielle Bedeutung: Methylamin ist eine wichtige Chemikalie, die in der Herstellung von Pestiziden, Lösungsmitteln, Farben, Kunststoffen und Pharmazeutika verwendet wird. Daher ist die Hydrolyse von Methylisocyanat zu Methylamin ein bedeutender Prozess in der chemischen Industrie.
• Umweltrelevanz: Methylisocyanat ist eine hochreaktive und toxische Verbindung, die bei Freisetzung in die Umwelt erhebliche Gesundheits- und Umweltauswirkungen haben kann. Die Hydrolyse von Methylisocyanat zu weniger toxischen Produkten wie Methylamin und Kohlendioxid kann daher als ein möglicher Ansatz zur Behandlung von Methylisocyanat-Kontaminationen betrachtet werden. Die Bhopal-Katastrophe im Jahr 1984, bei der eine große Menge an Methylisocyanat freigesetzt wurde und Tausende von Menschen getötet oder verletzt wurden, unterstreicht die Wichtigkeit der sicheren Handhabung und Entsorgung von Methylisocyanat und die Notwendigkeit, effektive Methoden zur Behandlung von Methylisocyanat-Kontaminationen zu entwickeln.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Hydrolyse von CH3-NCO (Methylisocyanat) mit H2O (Wasser) zu CO2 (Kohlendioxid) und CH3-NH2 (Methylamin) eine wichtige chemische Reaktion ist, die sowohl industrielle Anwendungen als auch Umweltaspekte berührt. Der Reaktionsmechanismus beinhaltet einen nucleophilen Angriff, einen Protonentransfer und eine Austauschreaktion, bei der die toxische und reaktive Methylisocyanat-Verbindung in die weniger toxischen und nützlichen Verbindungen Methylamin und Kohlendioxid umgewandelt wird.