Rohmaterialien
Schritt 1: Rohstoffe
Wir wollen uns bezüglich der Rohstoffe mit den Fragen beschäftigen, woher diese kommen, welche Rohstoffe überhaupt geeignet sind, wozu diese nötig sind und wollen nebenbei den Umweltaspekt beleuchten.
Grundsätzlich kann man Rohstoffe auf zwei verschiedene Arten unterteilen, in Polymere und Anorganische, nicht metallische Stoffe, oder in die vier Hauptgruppen: Mineralische Rohstoffe, Metalle, Fossile Rohstoffe und Biomasse. Die Einteilung in Polymere und Anorganische, nichtmetallische Stoffe bietet eine grobe Zuordnung, lässt aber kaum Details zur Verwendung und der Herkunft zu.
Polymere sind chemische Verbindungen, die kettenartig aus Makromolekülen (=Moleküle mit relativ großer Molekülmasse) zusammengesetzt werden, welche wiederum aus Monomeren (=reaktionsfreudige Verbinden mit vielen funktionellen Gruppen) zusammengesetzt sind. Metalle und Kunststoffe bestehen aus Polymeren. Zu den organischen Polymeren zählen synthetische Polymere (z.B. Kunststoffe), Biopolymere, welche in der Natur entstehen (z.B. Proteine) und chemisch modifizierte Polymere, welche veränderte Biopolymere sind.
Weitmaschig vernetztes Polymer
(Hauptkette und Seitenketten mit Ursprung bei roten Punkten)
Vorteile von Polymeren sind die geringe Dichte, die einfache Formgebung, elektrische Isolation und die Wärme- und Schalldämmung. Allerdings sind sie oft nicht recycelbar, leicht brennbar und angreifbar durch Lösungsmittel.
Anorganische, nichtmetallische Stoffe enthalten keine Kohlenstoffwasserketten, dabei gibt es seltene Ausnahmen, und sie bestehen meist aus wenigen Teilchen. Beispiele wären Keramik, Wasser und Glas. Die Verbindungen existieren durch die Teilung mindestens eines Elektronenpaares, welches eine Bindung zwischen den Atomen herstellt.
Zu mineralischen Rohstoffen zählen Kohle, Kohlenwasserstoffe, radioaktive Rohstoffe, Erze, Salzminerale, Steine, Erden und Industrieminerale. Die Nutzbarmachung dieser Rohstoffe ist sehr komplex und erfordert detaillierte Fachkenntnisse. Wenn wir uns das Beispiel Kohle anschauen können wir feststellen, dass Deutschland 2021 44,4 Millionen Tonnen Kohle aus dem Ausland importiert hat. Hauptlieferanten sind dabei Russland, USA, Polen, Australien usw. Andere Stoffe wie Erze und Mineralsalze bekommen wir aus unserer Region. Mineralische Rohstoffe sind für unsere Gesellschaft mit die Bedeutendsten, wir benötigen sie für unzählige Produkte im Alltag, wie z. B. Häuser oder Kosmetik.
Kupfer, Eisen, Aluminium und Lithium gehören zu den wichtigsten Metallen für unser Land. Kupfer wird für Kabel verwendet, ohne das Metall hätten wir keinen elektrischen Strom. Eisen wird zu Stahl produziert, welchen wir für sämtliche Maschinen benötigen. Aluminium dagegen wird in vielen Haushaltsgegenständen verarbeitet und ohne Lithium hätten wir bis heute kaum elektronische Geräte. Auch Kupfer wird größtenteils importiert, wobei der größte Kupferproduzent Chile eine große Rolle für Deutschland spielt. Kupfer kommt meistens in gediegener form vor, das heißt in elementarer Form, allerdings besitzt es nur ein Vorkommen von 0,006% und gehört damit auf Platz 23 der seltenen Metalle. Es handelt sich hierbei also auch um einen endlichen Stoff. Dahingegen ist Eisen sogar das vierthäufigste Element der Erdkruste, kommt auf der Erde allerdings nur in Verbindungen vor, Das heißt es muss der Prozess des Röstens (Hochofen) vorgenommen werden. Deutschland importiert eisen vor allem aus China und Australien.
Fossile Rohstoffe, wie Erdöl oder Erdgas, werden für den Verkehr, zum Heizen oder für die Stromerzeugung. Die Knappheit dieser Rohstoffe ist das bekannteste Problem bzgl. Rohstoffen in unserer Politik. Die Entstehung von Erdöl z. B. dauert mehrere Millionen Jahre. Das Öl lagerte sich am Meeresgrund ab, Heutzutage müssen wir die großen Mengen Öl an die Erdoberfläche pumpen um es anschließend durch Pipelines oder Öltanker an andere Länder zu verkaufen. Auch Deutschland importiert ca. 98 Prozent des Erdöls aus Ländern im arabischen Raum, den USA und weiteren.
Unter Biomasse versteht man organische Substanzen, die durch Pflanzen oder Tiere erzeugt werden. Darunter zählt man Holz, Stroh, Zuckerrüben, etc. In den letzten paar Jahren wird versucht mithilfe von Biomasse Kima schonenderer Strom zu erzeugen, dies funktioniert durch Verbrennen der Stoffe, wobei Wärmeenergie zu Strom umgewandelt wird. Dies ist der einzige Rohstoff, den wir ausschließlich regional vorrätig haben.
Abschließend wollen wir uns noch anschauen, wie sehr wir bereits mit dem ersten Schritt im Kreislauf die Umwelt belasten. Wie man feststellen konnte, werden alle Rohstoffe, abgesehen von der Biomasse, größtenteils importiert. Dabei wird das meiste verschifft. Das führt zu vielen Emissionen von Schadstoffen in Wasser, Boden und Luft. Um die Umweltbelastung zu minimieren, beschäftigen wir uns mit der Circular Economy und schauen uns sechs weitere Schritte an.
Quellen: (Spektrum.de), (netzkonstrukteur.de), (Studyflix), (Deutschlandfunk.de), (Wikipedia), Leifichemie, (institut-seltene-erden.de), (Geo.de), (Umweltbundesamt.de)