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10.11.2020 16:48

Die Hydraulik der weltweit ersten Industrieanlage: Einzigartige Konstruktion der Wassermühlen von Barbegal

Bettina Leinauer Kommunikation und Presse
Johannes Gutenberg-Universität Mainz

    Ellenbogenförmige Wasserrinne als besondere Anpassung für den Mühlenkomplex von Barbegal und Zeichen des Einfallsreichtums römischer Ingenieure

    Die Wassermühlen von Barbegal in Südfrankreich sind ein einmaliger Komplex aus dem 2. Jahrhundert n.Chr. Die Konstruktion aus 16 Wasserrädern gilt, soweit bisher bekannt, als der erste Versuch in Europa, einen Maschinenkomplex in industriellem Maßstab zu errichten. Die Anlage wurde erstellt, als sich das Römische Reich auf dem Höhepunkt seiner Macht befand. Aber über die technologischen Fortschritte, besonders auf dem Gebiet der Hydraulik, und die Verbreitung der Kenntnisse zu dieser Zeit ist wenig bekannt. Ein Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter der Leitung von Prof. Dr. Cees Passchier von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) hat nun neue Erkenntnisse über die Konstruktion und das Prinzip der Wasserzufuhr der Mühlen von Barbegal erlangt. Die Forschungsergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift Scientific Reports veröffentlicht.

    Mühlenkomplex besteht aus insgesamt 16 Wasserrädern in zwei parallelen Reihen

    Wassermühlen gehörten zu den ersten Energielieferanten, die nicht auf die Muskelkraft von Menschen oder Tieren angewiesen waren. Im Römischen Reich dienten sie zur Herstellung von Mehl und dem Sägen von Holz und Stein. Die Wassermühlen von Barbegal – als einer der ersten Industriekomplexe in der europäischen Geschichte – sind ein herausragendes Beispiel für die damalige Entwicklung. Der Mühlenkomplex bestand aus 16 Wasserrädern in einer parallelen Anordnung von jeweils acht Rädern, die durch zentrale Gebäude getrennt waren und von einem Aquädukt gespeist wurden. Die oberen Teile der Anlage wurden zerstört und von den Holzkonstruktionen sind keine Spuren erhalten, weshalb die Art der Mühlräder und ihre Funktionsweise lange ein Rätsel blieben.

    Erhalten blieben jedoch Kalkablagerungen, die sich durch das Wasser auf den Holzbauteilen gebildet hatten. Sie wurden im archäologischen Museum in Arles eingelagert und erst vor kurzer Zeit im Detail untersucht. Dabei fanden die Forschenden eine Art Abdruck einer ungewöhnlichen, ellenbogenförmigen Wasserrinne, die Teil der Konstruktion gewesen sein muss. „Wir haben Messungen der Wasserbecken mit hydraulischen Berechnungen kombiniert und konnten so zeigen, dass die Wasserrinne, zu der dieses ellenbogenförmige Stück gehörte, sehr wahrscheinlich die Mühlenräder in den unteren Becken des Komplexes mit Wasser versorgte“, sagt Cees Passchier. „Die Form dieser Wasserrinne war von anderen Wassermühlen nicht bekannt, weder aus römischer noch aus jüngerer Zeit. Wir haben daher gerätselt, warum die Rinne so konstruiert wurde und wozu sie diente.“

    Ellenbogenförmige Wasserrinne als einzigartige Adaption für die Mühlen von Barbegal

    Auf den ersten Blick erschien dem Team eine solche Wasserrinne unnötig und sogar nachtteilig, weil dadurch die Höhe verkürzt wird, aus der das Wasser auf das Mühlrad fällt. „Unsere Berechnungen zeigen jedoch, dass die seltsam geformte Rinne eine einzigartige Anpassung für die Mühlen von Barbegal darstellt“, erklärt Passchier. Die Verteilung der Kalkablagerungen in der ellenbogenförmigen Rinne zeigt, dass sie entgegen der Stromrichtung leicht nach hinten geneigt war. Dadurch wurde eine maximale Fließrate im ersten, steilen Teil der Rinne erzeugt und gleichzeitig erhielt der Wasserstrahl auf dem Mühlrad den richtigen Winkel und die richtige Geschwindigkeit. In der komplizierten Mühlenanlage mit den kleinen Wasserbecken war diese einzigartige Lösung effizienter als die Benutzung einer traditionellen, geraden Wasserrinne. „Das zeigt uns den Einfallsreichtum der römischen Konstrukteure, die den Komplex gebaut haben“, sagt Passchier.

    „Eine weitere Entdeckung war, dass das Holz der Wasserrinne wahrscheinlich selbst mit einer mechanischen, von Wasser angetriebene Säge gesägt wurde. Dies stellt möglicherweise die früheste Anweisung für eine mechanische Holzsäge dar – wiederum ein Beweis für eine industrielle Tätigkeit in der Antike.“ Passchier weist darauf hin, dass die Forschungsarbeiten von einem multidisziplinären Team aus Expertinnen und Experten der Geologie, Geochemie, Hydraulik, Dendrochronologie und Archäologie durchgeführt wurden.

    Die Kalkablagerungen, die sich auf den antiken Wasserbauten bildeten, sind für die Forschenden ein wichtiges Werkzeug für archäologische Rekonstruktionen. Bereits in einem früheren Projekt konnte das Team um Cees Passchier zeigen, dass das Mehl der Barbegal-Mühlen vermutlich der Herstellung von Schiffszwieback diente. „Die Kalkablagerungen liefern uns extrem spannende Einsichten in die Fähigkeiten der römischen Techniker zu einer Zeit, die als direkter Vorläufer unserer Zivilisation zu sehen ist“, fügt Passchier an. Der Wissenschaftler war von 1993 bis 2019 Professor für Tektonophysik und Strukturgeologie am Institut für Geowissenschaften der JGU und ist seit 2019 Seniorforschungsprofessor in Geoarchäologie in Mainz.

    Bildmaterial:
    https://download.uni-mainz.de/presse/09_geowiss_tektonik_barbegal_hydraulik_01.j...
    Ansicht der Anlage von Barbegal im Jahr 2018
    Foto/©: Robert Fabre, Saint Etienne du Grès, Frankreich

    https://download.uni-mainz.de/presse/09_geowiss_tektonik_barbegal_hydraulik_02.j...
    Kalkablagerung von der Seitenwand der ellenbogenförmigen Rinne, die sich an der Innenseite auf dem Holz gebildet haben. Die vertikalen Streifen sind Abdrücke von Sägespuren auf dem Holz.
    Foto/©: Cees Passchier

    https://download.uni-mainz.de/presse/09_geowiss_tektonik_barbegal_hydraulik_03.j...
    Skizze der Anlage mit Darstellung der unteren drei Wasserbecken mit Mühlrädern und Wasserrinnen: Die unteren Becken besaßen wahrscheinlich ellenbogenförmige Rinnen.
    Abb./©: Cees Passchier

    Lesen Sie mehr:
    https://www.uni-mainz.de/presse/aktuell/6094_DEU_HTML.php - Pressemitteilung „Industriekomplex im Römischen Reich: Wassermühlen von Barbegal erzeugten vermutlich Mehl für Schiffszwieback“ (07.09.2018)
    http://www.uni-mainz.de/presse/aktuell/1360_DEU_HTML.php - Pressemitteilung „Cornelis Passchier erhält Stephan-Mueller-Medaille 2017 der European Geosciences Union“ (26.04.2017)
    http://www.uni-mainz.de/presse/76080.php - Pressemitteilung „Kalkablagerungen in Patara-Aquädukt geben Aufschluss über Klima zu Zeiten Neros“ (29.07.2016)


    Wissenschaftliche Ansprechpartner:

    Prof. em. Dr. Cees Willem Passchier
    Arbeitsgruppe Tektonik und Strukturgeologie
    Institut für Geowissenschaften
    Johannes Gutenberg-Universität Mainz
    55099 Mainz
    Tel. +49 6131 39-23217
    E-Mail: cpasschi@uni-mainz.de
    http://www.geowiss.uni-mainz.de/818_DEU_HTML.php

    Weiterführende Links:
    http://www.geowiss.uni-mainz.de/545_DEU_HTML.php - Tektonik und Strukturgeologie


    Originalpublikation:

    Cees W. Passchier et al.
    Reconstructing the hydraulics of the world’s first industrial complex, the second century CE Barbegal watermills, France
    Scientific Reports, 21. Oktober 2020
    DOI: 10.1038/s41598-020-74900-5
    https://www.nature.com/articles/s41598-020-74900-5


    Merkmale dieser Pressemitteilung:
    Journalisten, jedermann
    Geowissenschaften, Geschichte / Archäologie
    überregional
    Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
    Deutsch


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