Die Geschichte des Aluminiums reicht zurück bis zu den Römern. Der römische Geschichtsschreiber Plinius der Ältere (23–79 n. Chr.) bezeichnete in seiner „Historica naturalis“ den natürlichen Alaunstein (Verbindung aus Aluminium und Schwefel) als „Alumen“. Die daraus gewonnenen Salze wurden wahrscheinlich schon um 1000 v. Chr. von den Ägyptern, dann von den Griechen und auch im alten China als Bindemittel von Mal- und Textilfarben verwendet. Wir wissen heute mit Sicherheit, dass während der kommenden Jahrhunderte die Nutzung des Alauns (eingedeutscht von „Alumen“) auf die Verbreitung als Gerbmittel und blutstillendes Medikament beschränkt blieb.
Erst Mitte des 18. Jahrhunderts erkannte der deutsche Chemiker Andreas Sigismund Marggraf (1709–1782) den Grundstoff des Alauns: Tonerde, die Verbindung eines bis dahin noch unbekannten Metalls mit Sauerstoff. Dieses Metall rückte so erstmals ins Bewusstsein der Wissenschaft. Allerdings wurde es nicht als eigenständiges Metall anerkannt, da es in der Natur nur in Verbindung mit Sauerstoff und Kieselsäure vorkommt.
Erst 1809 gelang es dem britischen Naturwissenschaftler Sir Humphry Davy (1778–1829), für den Bruchteil einer Sekunde Aluminium aus Tonerde herzustellen und so seine Existenz nachzuweisen. Er gab ihm auch seinen Namen „Aluminum“, nach „alum“, dem englischen Begriff für Alaun.
Die reine Darstellung Aluminiums gelang jedoch erst 1825 dem dänischen Naturwissenschaftler Hans Christian Oersted (1777–1851). „Es bildet einen metallischen Klumpen, der in Farbe und Glanz an Zinn erinnert“, beschrieb er seine Entdeckung, verzichtete jedoch auf weitere Experimente und teilte seine Ergebnisse dem deutschen Chemiker Friedrich Wöhler (1800–1882) mit.
Von Oersted angeregt, aber mit einer besseren Methode, gelang es diesem ebenfalls, Aluminium in reiner Form darzustellen. Später vermochte er es auch in größeren „Klumpen“ zu fabrizieren und als erster die wichtigsten chemischen und physikalischen Eigenschaften Aluminiums zu bestimmen; beispielsweise Dichte, elektrische Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Brennbarkeit.
Auch Robert Wilhelm Bunsen, der Magnesium durch Elektrolyse aus Magnesium-Chlorid darstellte, versuchte sich 1854 erfolgreich an der Gewinnung von Aluminium, und zwar durch Elektrolyse aus Natrium-Aluminium-Chlorid.
Bemerkenswert ist, dass fast gleichzeitig ein anderer Chemiker unabhängig davon dieselbe Idee hatte. Dieser französische Chemiker leitete nun die fabrikmäßige Herstellung von Aluminium ein. Henri Etienne Sainte-Claire Deville (1818–1881), erarbeitete 1854, auf Wöhlers Ergebnisse aufbauend, das erste brauchbare Verfahren zur Aluminiumgewinnung. Er verwendete wie Wöhler als Ausgangsstoff Aluminiumchlorid, als Reduktionsmittel jedoch billiges Natrium anstelle des teuren Kaliums. Natrium verbindet sich dabei mit Chlor zu Natriumchlorid (Kochsalz) und übrig bleibt Aluminium.
Damit war erstmals die Produktion von Aluminium im industriellen Maßstab in den Bereich des Möglichen gerückt. Sainte-Claire Deville präsentierte an der Pariser Weltausstellung 1855 einen Aluminiumbarren als „Silber aus Lehm“, das großes Interesse weckte. Übrigens: Das Metall war damals noch wesentlich teurer als Gold. In den darauffolgenden Jahren errichtete er mit Unterstützung von Kaiser Napoleon III., der sich leichte Brustpanzer für seine Reiterei erhoffte, mehrere Fabriken. Diese deckten jahrzehntelang die Aluminiumproduktion der Welt.
Dank einem verbesserten Verfahren sank der Aluminiumpreis in den Jahren 1855 bis 1890 von umgerechnet 1.200 auf 13 Euro pro kg. Dieses verbesserte Verfahren schlug Sainte-Claire Deville bereits in seinem 1859 erschienen Lehrbuch „De l’Aluminium“ vor: die Schmelzflusselektrolyse. Es sollte allerdings noch bis 1886 dauern, bis diese entwickelt und zum Patent angemeldet wurde.
Der industrielle Durchbruch gelang schließlich. Die Erfinder der Schmelzflusselektrolyse waren, zeitgleich und unabhängig voneinander, der französische Ingenieur Paul Louis Toussaint Héroult (1863–1914) und der amerikanische Chemiker Charles Martin Hall (1863–1914).
In diesem Verfahren (auch als das Hall-Héroult-Verfahren bekannt) wird Tonerde in geschmolzenem Kryolith, einem auf Grönland vorkommenden Mineral, gelöst und durch elektrischen Strom zersetzt, so dass das Aluminium daraus gewonnen werden kann. In einem langjährigen Rechtsstreit zwischen Hall und Héroult erhielt Hall das Patent für die USA, während Héroults Ansprüche in allen anderen Ländern anerkannt wurden.
Ihre Methode, weit kostengünstiger als das Verfahren von Sainte-Claire Deville, ermöglichte erst den großtechnischen Einsatz von Aluminium. Voraussetzung dazu waren die 20 Jahre zuvor von Werner von Siemens erfundene Dynamomaschine, welche im großen Maßstab elektrischen Strom lieferte und das nach Karl Joseph Bayer benannte Bayer-Verfahren zur Herstellung von Tonerde, auf das er 1887 und 1892 deutsche Reichspatente erhielt. Darin wird Tonerde aus dem Mineral Bauxit gewonnen, welches 1822 im französischen Dorf Les Baux (daher der Name) entdeckt wurde. Mit ungefähr 50 Prozent enthält Bauxit eine große Menge an Tonerde. Es wurde damit zum eigentlichen Rohstoff der Aluminiumgewinnung
Den endgültigen Durchbruch für ein breitgefächertes Anwendungsgebiet von Aluminium bereitete aber erst der deutsche Ingenieur Alfred Wilm. 1906 entdeckte dieser zufällig, dass geringe Zusätze von Kupfer, Mangan, Magnesium und Silizium die mechanischen Eigenschaften von Aluminium deutlich verbesserten. Die Ausscheidungshärtung war entdeckt.
Wilm wusste, dass geeignete Stähle zur Härtung ausreichend schnell abgekühlt werden müssen. So mischte er eine Vielzahl von Legierungen des Aluminiums. Zu seiner Verzweiflung fand er, dass diese durch Abschrecken eher weicher wurden. Die überlieferte Geschichte seiner Entdeckung berichtet, dass er eines Samstagmorgens wieder viele Proben abgeschreckt hatte. Dann schien die Sonne durchs Fenster, er vergaß sein preußisches Pflichtgefühl und ging für das restliche Wochenende zum Segeln hinaus auf die Havelseen. Am Montagmorgen wurden Härte und Zugfestigkeit gemessen und die Werte waren teilweise auf mehr als das Doppelte angestiegen. Wilm glaubte erst an einen Messfehler, wiederholte daher alsbald die Messungen systematisch und bestätigte die Ergebnisse. Schon bald danach (1910) war die Legierung Al+3.5-5.5%Cu+Mg, Mn zum Patent angemeldet (Handelsname der Dürener Metallwerke: DURALUMIN). Sie wird bis heute fast unverändert gebraucht.
Das Aluminium wurde erst durch Aushärtung zum ernsthaften Konstruktionswerkstoff. Bald nach der Entdeckung des Duralumin flogen die ersten daraus konstruierten Zeppeline.
Alfred Wilm beendete schon 1919 seine Forscherlaufbahn und lebte bis zu seinem Tode 1937 glücklich – als Bauer. Und er wusste nicht, dass er die erste Nanotechnologie entdeckt hatte.
Heute ist Aluminium nach Stahl der am häufigsten verwendete Werkstoff. Im Jahr 1900 betrug die Weltproduktion rund 6700 t. 1916 lag sie bereits bei 100 000 t, 1939 bei nahezu 700 000 t. Im Kriegsjahr 1943 erreichte die Produktion fast 2 Mio. t. 2023 betrug die Produktion rund 70,6 Mio. t.
Aluminium dient nicht nur als vielseitiger Werkstoff, der in all unseren Lebensbereichen vorkommt, sondern auch als Treiber des technischen Fortschritts.
