Vorlesung Stoffwandlungssysteme 1. Einführung J. Evers April 2010

Stoffe – Begriffe und Zusammenhänge Organische Stoffe (Kohlenwasserstoffe) Anorganische Stoffe (Säuren, Basen) Reinstoffe (Kohlenstoff) Stoffgemische (Luft) belebte Stoffe (Mensch, Tier) unbelebte Stoffe (Wasser, Boden, Luft)

Stoff – Begriffe und Zusammenhänge Materialien aus der Natur bezeichnet man als Naturstoffe Stoffe setzen sich aus Atomen (Elektronen, Protonen, Neutronen) oder Molekülen zusammen Stoffe besitzen eine Masse m, ihre Einheit ist 1kg Für Stoffe gilt der Erhaltungssatz der Masse Stoffe haben ein Volumen V. Es gibt an, wie viel Raum der Stoff einnimmt in Kubikmeter (1m3) oder Liter (1l) Stoffe haben eine Dichte. Sie gibt an, welche Masse ein bestimmtes Volumen eines Stoffes besitzt und wird in g/cm3 angegeben

Natürlicher Kreislauf Es finden physikalische, chemische und biologische Vorgänge statt. Der Stoffaustausch findet zwischen der belebten und unbelebten Natur, dem Boden, den Pflanzen, den Tieren, den Menschen sowie der Atmosphäre statt.

Natürlicher Kreislauf In der Natur laufen die natürlichen Stoffkreisläufe ab, wobei Stoffe auf-, um- und abgebaut werden physikalische Vorgänge (verdampfen - kondensieren) chemische Vorgänge (Fotosynthese-Atmung) biologische Vorgänge (Ablagerung - Zersetzung) Fotosynthese – und umgekehrt Atmung: 6CO2 + 6H2O + Licht -> C6H12O6 + 6O2

Form (Fertigungstechnik) Technische Systeme Ein Stoff soll zielgerichtet, nutzbringend, also technisch, verändert werden Form (Fertigungstechnik) Struktur (Verfahrenstechnik) Stoff Lage (Transport) Zeit (Speichertechnik)

Technischer Kreislauf N a t u r Roh-stoffe Rest-stoffe Wert-stoffe Industrie Gewerbe Recycling Beseitigung Entsorgung Produkte Abfälle

Erläuterungen zu Technischen Kreisläufen Rohstoffe sind aus der Natur gewonnene Stoffe, die noch in ihrer natürlichen Beschaffenheit vorliegen. Technische Stoffe sind aus Rohstoffen hergestellte künstliche Stoffe mit genau vorbestimmten Eigenschaften In technischen Stoffkreisläufen werden die aus der Natur entnommenen Rohstoffe immer wieder zu Produkten mit neuen Verwendungsmöglichkeiten verarbeitet. In nur wenigen technischen Stoffen bleibt die natürliche Beschaffen-heit ihrer Rohstoffe erhalten. Beispiele: Baumwollfaser Verbrennung von Kohle, Erdgas, Erdöl führt zu CO2 Anstieg und damit zum Treibhauseffekt(CH4, FCKW)

Herstellung der Werkstoffe Die Herstellung der Werkstoffe geht von den Rohstoffen aus, die aus Lager-stätten der Erdkruste gewonnen werden. Zur Metallgewinnung dienen Erze, zur Kunststoffherstellung Erdöl Hilfsstoffe und die Energieformen

Stufenproduktion

Stufenprodukte Zwischenprodukt Endprodukt Eisenerz Baumstamm Baumwolle Roheisen Stahlprofil Baumstamm Bretter Furnier Papier Baumwolle Faden Stoff Erdöl Leichtbenzin Polyethylen (PET)

Recycling von Metallen Eisenwerkstoffe werden zu fast 100% wiederverwertet Bei Kupfer und Aluminium liegt der Anteil bei 75%

Stoffstrom beim Metall-Recycling

Recycling von Kunststoffen