Pyrotechnik im Vatikan: Die Chemie hinter dem weißen und schwarzen Rauch

Rund 1,4 Milliarden Katholiken und Katholikinnen weltweit warten gespannt auf ein neues Kirchenoberhaupt. Dazu haben sich am Mittwoch 133 Kardinäle zum Konklave zurückgezogen, um unter Ausschluss der Öffentlichkeit (Extra omnes!) aus ihren Reihen einen neuen Papst zu wählen.

Im Zentrum der Aufmerksamkeit tausender Gläubiger, die sich in diesen Tagen auf dem Petersplatz in Rom versammelt haben, steht ein eher unspektakulär aussehender Schornstein auf dem Dach der Sixtinischen Kapelle. Über diesen Schornstein wird der Ausgang eines jeden Wahlgangs in Form eines Rauchsignals kommuniziert.

Steigt schwarzer Rauch auf, wurde eine erforderliche Mehrheit nicht erreicht. Steigt jedoch weißer Rauch auf, signalisiert dieses Zeichen »Habemus Papam«, die Kirche hat einen neuen Papst. Hierzu wurden traditionell die Stimmzettel verbrannt, die entweder mit feuchtem Stroh (weiß) oder mit Pech beziehungsweise Ruß (schwarz) vermischt wurden.

Diese Form einer archaischen Kommunikation hat allerdings nicht immer geklappt. Im Jahr 2005 beim Konklave zur Wahl von Papst Benedikt XVI. stieg nach einem Wahlgang ein weder eindeutig schwarzer noch eindeutig weißer Rauch auf – eine Katastrophe für die ungeduldig wartenden Gläubigen am 19. April 2005.

Es sollte weißer Rauch aufsteigen, da Joseph Ratzinger zum Papst gewählt worden war. Tatsächlich war der Rauch aber zunächst dunkelgrau bis bräunlich gefärbt, was von vielen Beobachtern als schwarzer Rauch interpretiert wurde. Erst Minuten später erklangen die Glocken des Petersdoms, die die Wahl von Papst Benedikt XVI. bestätigten.

Heute geht man solche Risiken nicht mehr ein. Stattdessen liegen nun chemische Kartuschen bereit, die elektrisch gezündet werden. Diese gewährleisten zuverlässige und sichere Rauchsignale.

Für die Erzeugung schwarzen Rauchs enthalten diese Oxidationsmittel wie Kaliumnitrat (KNO₃), eine Kohlenstoffquelle (zum Beispiel Holzkohle) und Zusatzstoffe, darunter Schwefel (S), Bitumen oder Anthracen für die Rußbildung. Dominant sind hier unverbrannte Kohlenstoffpartikel (Größe: 0,01 bis1 µm) und Schwefelverbindungen, die Licht im sichtbaren Spektrum absorbieren.

Beispielreaktion: 2 KNO₃ + C + S → CO₂↑ + N₂↑ + K₂SO₄ + Ruß (C)

Für die Erzeugung weißen Rauchs enthalten die Kartuschen ein Oxidationsmittel wie Kaliumchlorat (KClO₃) und Lactose (C₁₂H₂₂O₁₁) oder Rohrzucker sowie Kolophonium und eine Chlorid-Quelle wie Polyvinylchlorid (PVC) oder Kochsalz (NaCl). Feine Salzpartikel (NaCl) und Wasserdampf streuen Licht gleichmäßig über alle Wellenlängen (Rayleigh-Streuung bei kleineren Partikeln), was als weiß wahrgenommen wird.

Beispielreaktion: 8 KClO₃ + C₁₂H₂₂O₁₁+ (PVC) → 12 CO₂↑ + 11 H₂O↑ + 8 KCl + (NaCl aus PVC)

Die Rauchfarben beim Konklave basieren auf gezielten chemischen Reaktionen: Schwarzer Rauch durch Ruß und Schwefelverbindungen, weißer Rauch durch Salzpartikel und Wasserdampf. Die moderne Technik mit pyrotechnischen Kartuschen gewährleistet Zuverlässigkeit und Präzision – ein Beispiel für angewandte Verbrennungschemie im kulturellen Kontext.