Stoffe als globale Ressource
Lernziele
- Ich kenne verschiedene Rohstofftypen und kann Beispiele nennen.
- Ich kann den Weg vom Rohstoff zum Produkt beschreiben.
- Ich verstehe den Kohlenstoffkreislauf.
- Ich weiss, warum Recycling chemisch wichtig ist.
- Ich kenne Grundlagen der Nachhaltigkeit.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung: Dein Smartphone und die Welt
- 6.1 Rohstoffe – die Grundlage unserer Wirtschaft
- 6.2 Vom Rohstoff zum Produkt (Aluminium & Erdöl)
- 6.3 Wasser als Ressource
- 6.4 Der Kohlenstoffkreislauf
- 6.5 Fossile Brennstoffe und Klimawandel
- 6.6 Recycling, Kreislaufwirtschaft und Green Chemistry
- Kapitelabschluss-Test
- Zusammenfassung und Glossar
Lernziele
- Ich kenne wichtige Rohstoffe und ihre Vorkommen.
- Ich kann den Wasserkreislauf und den Kohlenstoffkreislauf beschreiben.
- Ich verstehe die Entstehung und Nutzung fossiler Brennstoffe.
- Ich kann erklären, warum Recycling wichtig ist.
- Ich kann den ökologischen Fussabdruck von Produkten einschätzen.
Stoffe als globale Ressource
Nimm dein Smartphone in die Hand – sofern du gerade eines bei dir hast – und betrachte es einmal nicht als Gerät zum Chatten, Fotografieren oder Musikhören, sondern als eine Sammlung chemischer Elemente. In diesem kleinen Gehäuse stecken über 30 verschiedene Elemente aus dem Periodensystem: Lithium in der Batterie, Silizium im Prozessor, Kupfer in den Leiterbahnen, seltene Erden wie Neodym für den Lautsprecher, Indium im Touchscreen, Gold an den Kontaktstellen, Tantal in den Kondensatoren. Viele dieser Stoffe werden in Minen auf der ganzen Welt abgebaut – in Australien, in der Demokratischen Republik Kongo, in Chile, in China. Dein Smartphone ist ein wahrhaft globales Produkt, und es beginnt seine Reise tief unter der Erde.
Doch es geht nicht nur um Smartphones. Schau dich einmal in deinem Zimmer um: Der Schreibtisch aus Holz, der Stuhl mit Metallbeinen und Kunststoffsitz, die Glasflasche auf dem Tisch, das T-Shirt aus Baumwolle, die PET-Flasche im Rucksack – all diese Dinge bestehen aus Stoffen, die irgendwo auf der Welt als Rohstoff gewonnen wurden. Manche davon wachsen nach, wie das Holz im Wald. Andere brauchten Millionen von Jahren, um zu entstehen, wie das Erdöl, aus dem Kunststoffe hergestellt werden. Wieder andere werden aus Gestein herausgelöst, wie die Metallerze.
Wasser – scheinbar unendlich vorhanden, wenn man auf den Rhein in Basel oder auf den Zürichsee blickt. Doch trinkbares Wasser, sauberes Grundwasser, ist eine kostbare Ressource. Weltweit haben über zwei Milliarden Menschen keinen sicheren Zugang zu sauberem Trinkwasser. Die Schweiz ist da privilegiert: Sie gilt als «Wasserschloss Europas», weil vier grosse Flüsse hier entspringen. Aber auch hier müssen wir das Grundwasser schützen, denn Pestizide, Medikamentenrückstände und Mikroplastik gefährden die Qualität unseres Wassers.
Und dann ist da das Erdöl – jener Rohstoff, der nicht nur unsere Autos antreibt, sondern auch in Plastikflaschen, Medikamenten, Kosmetik und sogar Kleidung steckt. Erdöl geht uns alle an, denn seine Verbrennung setzt riesige Mengen Kohlenstoffdioxid (CO2) frei und verstärkt den Treibhauseffekt. Der Kohlenstoffkreislauf der Erde gerät aus dem Gleichgewicht. In diesem Kapitel wollen wir verstehen, woher unsere Stoffe kommen, wie sie verarbeitet werden, warum Recycling so wichtig ist und was Nachhaltigkeit aus chemischer Sicht bedeutet. Denn die Chemie liefert nicht nur Probleme – sie liefert auch Lösungen.
6.1 Rohstoffe – die Grundlage unserer Wirtschaft
Rohstoffe lassen sich nach ihrer Entstehung und Verfügbarkeit in drei grosse Gruppen einteilen: nachwachsende Rohstoffe, fossile Rohstoffe und mineralische Rohstoffe. Diese Einteilung ist wichtig, denn sie bestimmt, ob ein Rohstoff theoretisch unbegrenzt verfügbar ist oder ob er eines Tages aufgebraucht sein wird.
Nachwachsende Rohstoffe
Nachwachsende Rohstoffe stammen aus der belebten Natur und können sich innerhalb menschlicher Zeiträume erneuern. Dazu gehören Holz (für Bau, Papier, Möbel), Baumwolle (für Textilien), Naturkautschuk (für Reifen und Dichtungen), Stärke (als Klebstoff und Rohstoff für Biokunststoffe), Pflanzenöle (für Nahrung, Biodiesel, Seife) sowie Wolle und Seide. Ihr grosser Vorteil: Wenn sie nachhaltig bewirtschaftet werden, stehen sie theoretisch unbegrenzt zur Verfügung. Allerdings braucht auch ihr Anbau Fläche, Wasser und Energie.
Fossile Rohstoffe
Fossile Rohstoffe sind über Millionen von Jahren aus abgestorbenen Lebewesen entstanden. Die drei wichtigsten sind Erdöl, Erdgas und Kohle. Sie dienen als Energieträger (Heizen, Strom, Treibstoff) und als chemische Rohstoffe (Kunststoffe, Medikamente, Dünger). Ihr grösstes Problem: Sie sind nicht erneuerbar – was in Millionen Jahren entstanden ist, kann nicht in wenigen Jahrzehnten nachgebildet werden. Zudem setzt ihre Verbrennung CO2 frei, das zum Klimawandel beiträgt. Die Menschheit verbraucht fossile Rohstoffe gegenwärtig etwa eine Million Mal schneller, als sie entstehen.
Mineralische Rohstoffe
Mineralische Rohstoffe werden aus der Erdkruste gewonnen. Dazu gehören Erze (Eisenerz, Bauxit für Aluminium, Kupfererz), Sand und Kies (Beton, Glas), Kalkstein (Zement, Baustoffe) und Steinsalz (Nahrung, Chemie-Industrie). Erze enthalten Metalle in chemisch gebundener Form – sie müssen aufwendig verhüttet (aufgeschmolzen und reduziert) werden, um das reine Metall zu gewinnen. Mineralische Rohstoffe erneuern sich nicht oder nur extrem langsam durch geologische Prozesse.
Die Schweiz und ihre Rohstoffe
Die Schweiz besitzt nur wenige eigene Rohstoffe. Nennenswert sind Kalkstein (für die Zementindustrie), Kies und Sand (für den Bau), Salz (die Schweizer Rheinsalinen in Pratteln BL!) sowie Holz aus den Schweizer Wäldern. Metalle, Erdöl und Erdgas müssen fast vollständig importiert werden. Die Schweiz ist daher wirtschaftlich stark von globalen Handelswegen abhängig. Umso wichtiger ist es, mit Rohstoffen sparsam umzugehen und Recycling zu fördern!
| Rohstofftyp | Beispiele | Erneuerbar? | Zeitraum der Entstehung |
|---|---|---|---|
| Nachwachsend | Holz, Baumwolle, Kautschuk, Stärke | Ja (Monate bis Jahrzehnte) | Jahre bis Jahrzehnte |
| Fossil | Erdöl, Erdgas, Kohle | Nein (praktisch nicht) | Millionen Jahre |
| Mineralisch | Eisenerz, Bauxit, Sand, Kalk, Salz | Nein (geologische Zeiträume) | Millionen bis Milliarden Jahre |
Rohstoff = natürlich vorkommender Stoff, der wirtschaftlich genutzt wird.
Drei Rohstofftypen:
1. Nachwachsende Rohstoffe (erneuerbar): Holz, Baumwolle, Kautschuk, Stärke
2. Fossile Rohstoffe (nicht erneuerbar, Mio. Jahre alt): Erdöl, Erdgas, Kohle
3. Mineralische Rohstoffe (nicht erneuerbar): Erze, Sand, Kalk, Salz
Schweiz: wenig eigene Rohstoffe (Kalk, Kies, Salz, Holz) → stark importabhängig
Aufgaben zu 6.1
6.1a★ WISSEN Nenne je zwei Beispiele für nachwachsende, fossile und mineralische Rohstoffe.
6.1b★ WISSEN Erkläre mit eigenen Worten, was ein Rohstoff ist. Nenne drei Gegenstände in deinem Schulzimmer und ordne sie je einem Rohstoff zu.
6.1c★★ VERSTEHEN Erkläre, warum fossile Rohstoffe als «nicht erneuerbar» gelten, obwohl sie aus natürlichen Prozessen entstanden sind. Verwende die Begriffe «Entstehungszeit» und «Verbrauchsrate» in deiner Antwort.
6.1d★★★ ANWENDEN E/P Die Schweiz besitzt kaum eigene Rohstoffe. Erstelle eine Tabelle mit fünf Alltagsgegenständen aus deinem Haushalt. Gib für jeden an: (a) Hauptmaterial, (b) Rohstofftyp, (c) mögliches Herkunftsland des Rohstoffs.
6.1e★★★★ ANALYSIEREN P Baumwolle ist ein nachwachsender Rohstoff. Trotzdem ist Baumwollanbau nicht immer «nachhaltig». Recherchiere und diskutiere: Welche ökologischen Probleme sind mit dem Baumwollanbau verbunden (Wasser, Pestizide, Fläche)? Warum reicht die Einteilung «nachwachsend = gut» nicht aus?
6.2 Vom Rohstoff zum Produkt
Beispiel 1: Aluminium
Aluminium ist nach Eisen das am häufigsten verwendete Metall der Welt. Es ist leicht, stabil, korrosionsbeständig und gut recyclebar. Doch der Weg vom Rohstoff zum fertigen Aluminiumprodukt ist lang und energieintensiv. Aluminium kommt in der Natur nicht in reiner Form vor, sondern ist chemisch gebunden im Mineral Bauxit. Bauxit enthält vor allem Aluminiumoxid (Al2O3), zusammen mit Eisenoxiden und Silicaten, die ihm die typisch rötliche Farbe verleihen.
Schritt 1: Bauxit-Abbau
Bauxit wird im Tagebau abgebaut, hauptsächlich in Australien, Guinea, Brasilien und Jamaika. Riesige Flächen tropischen Regenwaldes werden dafür teilweise gerodet – ein gravierendes Umweltproblem. Für eine Tonne Aluminium braucht man etwa vier bis fünf Tonnen Bauxit.
Schritt 2: Bayer-Verfahren – Aluminiumoxid gewinnen
Im Bayer-Verfahren wird Bauxit bei hohen Temperaturen in konzentrierter Natronlauge (NaOH) aufgelöst. Dabei entsteht lösliches Natriumaluminat. Die unlöslichen Bestandteile – vor allem Eisenoxide – werden als Rotschlamm abgetrennt. Dieser giftige Abfall ist ein grosses Umweltproblem: Weltweit fallen jährlich über 150 Millionen Tonnen davon an. Aus der gereinigten Lösung wird dann reines Aluminiumoxid (Al2O3) ausgefällt und getrocknet.
Schritt 3: Schmelzflusselektrolyse – reines Aluminium
Im letzten Schritt wird Aluminiumoxid durch Schmelzflusselektrolyse (Hall-Héroult-Verfahren) in reines Aluminium umgewandelt. Dabei wird Al2O3 in geschmolzenem Kryolith (Na3AlF6) bei etwa 960 °C aufgelöst und mit starkem elektrischem Strom zersetzt. An der Kathode scheidet sich flüssiges Aluminium ab. Dieser Prozess verbraucht enorm viel elektrische Energie: Für eine Tonne Aluminium werden rund 13 000 bis 15 000 Kilowattstunden Strom benötigt – genug, um einen durchschnittlichen Schweizer Haushalt vier Jahre lang mit Strom zu versorgen!
Das Einschmelzen von Aluminium-Schrott (Recycling) benötigt nur etwa 5 % der Energie, die für die Herstellung aus Bauxit nötig wäre – eine Energieersparnis von 95 %! Deshalb ist Aluminium-Recycling ökologisch und wirtschaftlich äusserst sinnvoll. Jede recycelte Aludose spart genug Energie, um einen Fernseher drei Stunden lang laufen zu lassen.
Anwendungen von Aluminium
- Verpackung: Getränkedosen, Alufolie, Joghurtdeckel
- Fahrzeugbau: Flugzeuge (bis zu 80 % Aluminium!), Autos, Züge
- Bauwesen: Fensterrahmen, Fassaden, Dächer
- Elektrotechnik: Kabel, Stromleitungen (leichter als Kupfer)
- Alltag: Kochtöpfe, Fahrräder, Smartphones
Beispiel 2: Erdöl
Entstehung von Erdöl
Erdöl entstand vor 50 bis 500 Millionen Jahren aus winzigen Meeresorganismen – vor allem Plankton (mikroskopisch kleine Algen und Kleinstlebewesen). Als diese Organismen starben, sanken sie auf den Meeresboden und wurden von Sedimenten (Sand, Ton) bedeckt. Unter Ausschluss von Sauerstoff, bei hohen Temperaturen und enormem Druck, verwandelten sich die organischen Reste über Jahrmillionen in ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen – das Erdöl. Erdöl ist also gespeicherte Sonnenenergie aus einer längst vergangenen Zeit!
Fraktionierte Destillation in der Raffinerie
Rohes Erdöl (Rohöl) ist ein Gemisch aus Hunderten verschiedener Kohlenwasserstoffe. Um daraus nutzbare Produkte zu gewinnen, wird es in einer Raffinerie durch fraktionierte Destillation aufgetrennt – ein Trennverfahren, das du bereits aus Kapitel 2 kennst! Das Prinzip: Rohöl wird auf etwa 400 °C erhitzt und in einen hohen Destillationsturm geleitet. Die verschiedenen Bestandteile haben unterschiedliche Siedetemperaturen und kondensieren daher in verschiedenen Höhen des Turms.
| Fraktion | Siedebereich | Verwendung |
|---|---|---|
| Gase (Methan, Propan, Butan) | < 30 °C | Heizgas, Camping-Gas, Petrochemie |
| Benzin (Naphtha) | 30–180 °C | Treibstoff für Autos, Lösungsmittel |
| Kerosin | 180–250 °C | Flugzeugtreibstoff |
| Diesel | 250–350 °C | Treibstoff für LKW, Busse, Schiffe |
| Heizöl | 350–500 °C | Heizung, Schiffstreibstoff |
| Bitumen (Rückstand) | > 500 °C | Strassenbelag, Abdichtung |
Erdöl als Basis für Kunststoffe
Nicht nur als Treibstoff ist Erdöl bedeutend – rund 8 % des weltweit geförderten Erdöls wird zu Kunststoffen (Plastik) verarbeitet. Aus der Benzin-Fraktion (Naphtha) werden durch chemische Verfahren (Cracken, Polymerisation) Kunststoffe wie Polyethylen (PE – Plastiktüten, Flaschen), Polypropylen (PP – Lebensmittelverpackungen), PET (Getränkeflaschen) und Polystyrol (PS – Styropor) hergestellt. Auch Medikamente, Kosmetik, Farben, Waschmittel und Textilfasern (Polyester) basieren auf Erdöl. Plastik ist in unserem Alltag allgegenwärtig – und das ist aus Sicht der Nachhaltigkeit ein ernstes Problem, wie wir noch sehen werden.
Aluminium: Bauxit → Aluminiumoxid (Bayer-Verfahren) → Aluminium (Schmelzflusselektrolyse)
Recycling spart 95 % Energie!
Erdöl: fossiler Rohstoff aus Meeresorganismen (Mio. Jahre alt)
Fraktionierte Destillation → Benzin, Diesel, Kerosin, Kunststoffe
Aufgaben zu 6.2
6.2a★ WISSEN Beschreibe die drei Schritte der Aluminium-Herstellung aus Bauxit. Benenne jeweils das Verfahren und das Zwischenprodukt.
6.2b★ WISSEN Erdöl wird in der Raffinerie durch fraktionierte Destillation aufgetrennt. Nenne vier Fraktionen mit ihrem ungefähren Siedebereich und ihrer Verwendung.
6.2c★★ VERSTEHEN Erkläre, warum Aluminium-Recycling so viel Energie spart. Welcher der drei Herstellungsschritte ist besonders energieintensiv und warum fällt er beim Recycling weg?
6.2d★★★ ANWENDEN E/P Vergleiche die lineare Wirtschaft mit der Kreislaufwirtschaft anhand einer Aluminiumdose. Zeichne zwei Flussdiagramme (eines für jedes Modell) und berechne: Wenn die Herstellung einer neuen Dose 15 MJ Energie kostet und Recycling nur 5 % davon – wie viel Energie wird bei 1000 recycelten Dosen gespart?
6.2e★★★★ ANALYSIEREN P Erdöl dient sowohl als Energieträger (Benzin, Heizöl) als auch als Rohstoff für Produkte (Kunststoffe, Medikamente). Diskutiere: Sollte man Erdöl lieber verbrennen oder als Rohstoff nutzen? Begründe deine Meinung mit chemischen Argumenten.
6.2f ★★★★★ ERSCHAFFEN P Entwirf einen Fahrplan, wie dein Haushalt in einem Jahr auf eine Woche ohne Plastikverpackung kommen kann. Beschreibe konkrete Schritte Monat für Monat, nenne Alternativen zu typischen Plastikverpackungen und erkläre, welche chemischen Vorteile diese Alternativen haben.
6.3 Wasser als Ressource
Wasser ist der wichtigste Stoff auf unserem Planeten. Ohne Wasser gäbe es kein Leben. Rund 71 % der Erdoberfläche sind mit Wasser bedeckt – doch 97,5 % davon ist Salzwasser. Von den verbleibenden 2,5 % Süsswasser sind wiederum rund zwei Drittel in Gletschern und Eiskappen gebunden. Nur etwa 0,3 % des gesamten Wassers auf der Erde ist direkt als Trinkwasser verfügbar – eine winzige Menge!
Der Wasserkreislauf
Wasser bewegt sich in einem ständigen Kreislauf, dem Wasserkreislauf (hydrologischer Kreislauf). Die Sonne liefert die Energie: Sie erwärmt Oberflächenwasser in Meeren, Seen und Flüssen. Das Wasser verdunstet und steigt als Wasserdampf in die Atmosphäre auf. In der Höhe kühlt der Dampf ab und kondensiert zu winzigen Wassertröpfchen – es bilden sich Wolken. Wenn die Tröpfchen gross genug werden, fallen sie als Niederschlag (Regen, Schnee, Hagel) auf die Erde zurück. Ein Teil fliesst über Bäche und Flüsse zurück ins Meer (Oberflächenabfluss), ein Teil versickert im Boden und bildet Grundwasser. Der Kreislauf beginnt von vorne.
Der Wasserkreislauf – Illustration
Trinkwasseraufbereitung
Rohwasser – ob aus Grundwasser, Seewasser oder Flusswasser – muss aufbereitet werden, bevor es als Trinkwasser in unsere Leitungen kommt. Die wichtigsten Verfahren sind:
- Filtration: Mechanisches Entfernen von Schwebstoffen durch Sand- und Kiesfilter (ein Trennverfahren aus Kapitel 2!).
- Aktivkohlefiltration: Aktivkohle adsorbiert (bindet an der Oberfläche) organische Schadstoffe, Pestizidreste und Geschmacksstoffe.
- Chlorung oder Ozonierung: Chemische Desinfektion – Chlor (Cl2) oder Ozon (O3) töten Bakterien und Viren ab.
- UV-Desinfektion: Ultraviolettes Licht zerstört die DNA von Krankheitserregern, ohne chemische Stoffe hinzuzufügen.
Wasserverschmutzung – unsichtbare Gefahren
Viele Schadstoffe im Wasser sind mit blossem Auge nicht sichtbar. Zu den grössten Problemen gehören:
- Mikroplastik: Winzige Kunststoffpartikel (< 5 mm), die aus Kosmetik, Reifenabrieb und dem Zerfall grösserer Plastikteile stammen.
- Medikamentenrückstände: Hormone, Antibiotika und Schmerzmittel gelangen über Urin und Abwasser ins Wasser und können selbst in Kläranlagen nicht vollständig entfernt werden.
- Nitrat: Aus Düngemitteln in der Landwirtschaft. Hohe Nitratkonzentrationen gefährden die Gesundheit, besonders von Säuglingen.
- Schwermetalle: Blei, Quecksilber und Cadmium aus Industrie und Altlasten sind bereits in geringen Mengen giftig.
Die Schweiz – das Wasserschloss Europas
Die Schweiz verfügt über grosse Süsswasserreserven. Rhein, Rhone, Inn und Tessin entspringen in den Schweizer Alpen und versorgen halb Europa mit Wasser. Rund 80 % des Schweizer Trinkwassers stammen aus Grundwasser und Quellen – von hervorragender Qualität. Dennoch ist Grundwasserschutz wichtig: In landwirtschaftlich intensiv genutzten Gebieten (z. B. Mittelland) wurden erhöhte Konzentrationen von Pestizid-Abbauprodukten gemessen. Weltweit haben über 2 Milliarden Menschen keinen sicheren Zugang zu sauberem Trinkwasser. Meerwasserentsalzung (z. B. durch Umkehrosmose) ist eine chemisch-technische Lösung, die aber viel Energie benötigt.
Experiment: Einen Wasserfilter bauen
Fragestellung
Wie können wir verschmutztes Wasser mit einfachen Mitteln reinigen? Welche Filterschichten entfernen welche Verunreinigungen?
Material
- 1 grosse PET-Flasche (1,5 L)
- Schere oder Cutter
- Watte (Baumwollwatte)
- Feiner Sand
- Grober Kies (gewaschen)
- Aktivkohle (aus der Apotheke oder Tierhandlung)
- Becherglas oder Auffanggefäss
- Schmutziges Wasser (z. B. mit Erde, Blättern, Tinte)
Durchführung
- Schneide die PET-Flasche unterhalb der Schulter durch. Der obere Teil (mit Deckel) wird umgedreht und dient als Trichter.
- Entferne den Deckel nicht (oder bohre ein kleines Loch hinein), damit das Wasser langsam durchfliesst.
- Schichte die Filtermaterialien von unten nach oben in den Trichter:
- Unterste Schicht: Watte (ca. 2 cm) – hält feine Partikel zurück
- Zweite Schicht: Aktivkohle (ca. 3 cm) – adsorbiert gelöste Schadstoffe und Farbstoffe
- Dritte Schicht: Feiner Sand (ca. 5 cm) – filtert Schwebstoffe
- Oberste Schicht: Grober Kies (ca. 3 cm) – hält grobe Verunreinigungen zurück
- Stelle den Trichter auf das Auffanggefäss.
- Giesse langsam das schmutzige Wasser in den Filter und beobachte.
- Lass das Wasser mehrmals durch den Filter laufen (2–3 Durchgänge).
Beobachtung und Auswertung
| Beobachtung | Notizen |
|---|---|
| Farbe des Wassers vorher | |
| Farbe des Wassers nachher | |
| Trübung vorher / nachher | |
| Geruch vorher / nachher | |
| Verbesserung nach 2. Durchgang? | |
| Welche Schicht hat am meisten bewirkt? |
Auswertungsfragen
- Welche Filterschicht entfernt die groben Verunreinigungen? Welche die feinen?
- Was ist die Aufgabe der Aktivkohle? Warum ist sie besonders wichtig?
- Warum ist das gefilterte Wasser trotzdem nicht trinkbar?
- Vergleiche deinen Filter mit der Trinkwasseraufbereitung im Wasserwerk. Welche Schritte fehlen?
- Bezug zu Kapitel 2: Welches Trennverfahren wendest du beim Filtern an? Nenne den Fachbegriff.
Aufgaben zu 6.3
6.3a★ WISSEN Beschreibe den Wasserkreislauf in vier Schritten. Verwende dabei die Begriffe: Verdunstung, Wolkenbildung, Niederschlag, Abfluss.
6.3b★ WISSEN Wie viel Prozent des gesamten Wassers auf der Erde ist direkt als Trinkwasser verfügbar? Nenne vier Verfahren der Trinkwasseraufbereitung.
6.3c★★ VERSTEHEN Erkläre für jedes der vier Verfahren der Trinkwasseraufbereitung, welche Art von Verunreinigung es entfernt und auf welchem Prinzip es beruht.
6.3d★★★ ANWENDEN E/P In deinem Experiment hast du einen Wasserfilter gebaut. Vergleiche deinen Filter mit der Trinkwasseraufbereitung im Wasserwerk. Welche Schritte fehlen in deinem Filter? Warum ist das gefilterte Wasser trotzdem nicht trinkbar?
6.3e★★★★ ANALYSIEREN P Mikroplastik, Medikamentenrückstände und Nitrat sind «unsichtbare» Schadstoffe im Wasser. Wähle einen dieser Schadstoffe und analysiere: Woher kommt er, warum ist er problematisch, und welche Massnahmen könnten helfen, ihn zu reduzieren? Berücksichtige sowohl technische als auch persönliche Handlungsmöglichkeiten.
6.4 Der Kohlenstoffkreislauf
Kohlenstoff (C) ist das zentrale Element des Lebens. Alle organischen Verbindungen – Zucker, Fette, Proteine, DNA – enthalten Kohlenstoff. Aber Kohlenstoff kommt nicht nur in Lebewesen vor, sondern auch in der Atmosphäre (als CO2), in den Ozeanen (als gelöstes CO2 und Carbonat), im Boden (als Humus) und tief in der Erde (als Kohle, Erdöl, Erdgas und Kalkstein). Der Kohlenstoffkreislauf beschreibt, wie Kohlenstoff zwischen diesen verschiedenen «Speichern» (auch Reservoirs genannt) ausgetauscht wird.
Fotosynthese – CO2 wird aufgenommen
Grüne Pflanzen, Algen und Cyanobakterien betreiben Fotosynthese. Sie nehmen Kohlenstoffdioxid (CO2) aus der Luft und Wasser (H2O) auf und wandeln diese mithilfe von Lichtenergie in Glucose (Traubenzucker, C6H12O6) und Sauerstoff (O2) um:
6 CO2 + 6 H2O ⟶ C6H12O6 + 6 O2
(Kohlenstoffdioxid + Wasser → Glucose + Sauerstoff) — Lichtenergie wird benötigt
Zellatmung – CO2 wird freigesetzt
Alle Lebewesen – Pflanzen, Tiere, Pilze, Bakterien, auch wir Menschen – betreiben Zellatmung. Dabei wird Glucose unter Verbrauch von Sauerstoff zu CO2 und Wasser abgebaut. Die dabei freiwerdende Energie nutzen die Zellen für ihre Lebensprozesse:
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + Energie
(Glucose + Sauerstoff → Kohlenstoffdioxid + Wasser + Energie)
Fotosynthese und Zellatmung sind also Gegenreaktionen: Was die eine Reaktion aufnimmt, setzt die andere frei. In einem natürlichen Gleichgewicht halten sie sich die Waage.
Verbrennung fossiler Brennstoffe – zusätzliches CO2
Wenn wir fossile Brennstoffe (Kohle, Erdöl, Erdgas) verbrennen, setzen wir Kohlenstoff frei, der Millionen Jahre lang tief in der Erde gespeichert war. Dieses «uralte» CO2 kommt zusätzlich zum natürlichen Kreislauf in die Atmosphäre – und genau das ist das Problem. Die Verbrennung ist eine Oxidation, die du aus Kapitel 4 kennst. Die Menge an CO2 in der Atmosphäre steigt seit der Industrialisierung (ca. 1850) stetig an.
Kohlenstoff-Senken
Kohlenstoff-Senken sind natürliche Speicher, die CO2 aus der Atmosphäre aufnehmen:
- Ozeane: Der grösste Kohlenstoffspeicher. CO2 löst sich im Meerwasser und wird von Meeresorganismen aufgenommen. Doch die Aufnahme von CO2 führt zur Versauerung der Ozeane – ein Problem für Korallen und Muscheln.
- Wälder: Bäume binden beim Wachstum grosse Mengen Kohlenstoff in ihrem Holz. Abholzung setzt diesen wieder frei.
- Boden: Humus (abgestorbene organische Substanz) speichert mehr Kohlenstoff als die gesamte Atmosphäre und alle Pflanzen zusammen.
Der Kohlenstoffkreislauf – Interaktive Illustration
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Kohlenstoff (C) kommt vor in: Atmosphäre (CO₂), Lebewesen, Boden, Ozeanen, fossilen Lagerstätten.
Fotosynthese (CO₂ wird aufgenommen):
6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂
Zellatmung (CO₂ wird freigesetzt):
C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + Energie
Problem: Verbrennung fossiler Brennstoffe setzt zusätzliches CO₂ frei
→ Natürlicher Kreislauf gerät aus dem Gleichgewicht → Treibhauseffekt verstärkt
Kohlenstoff-Senken: Ozeane, Wälder, Boden (nehmen CO₂ auf)
Aufgaben zu 6.4
6.4a★ WISSEN Nenne die fünf wichtigsten Kohlenstoff-Reservoirs (Speicher) und gib für jedes ein Beispiel an, in welcher chemischen Form der Kohlenstoff dort vorliegt.
6.4b★ WISSEN Schreibe die Reaktionsgleichungen für die Fotosynthese und die Zellatmung auf. Benenne die Edukte und Produkte beider Reaktionen.
6.4c★★ VERSTEHEN Erkläre den Zusammenhang zwischen Fotosynthese und Zellatmung. Warum werden sie als «Gegenreaktionen» bezeichnet? Was bedeutet das für den natürlichen Kohlenstoffkreislauf?
6.4d★★★ ANWENDEN E/P Zeichne den Kohlenstoffkreislauf und beschrifte alle wichtigen Stationen (Atmosphäre, Pflanzen, Tiere, Boden, fossile Speicher, Ozeane). Markiere mit grünen Pfeilen, wo CO2 aufgenommen wird, und mit roten Pfeilen, wo es freigesetzt wird.
6.4e★★★★★ ERSCHAFFEN P Die CO2-Konzentration in der Atmosphäre ist von 280 ppm (vor der Industrialisierung) auf über 420 ppm gestiegen. Entwickle einen Vorschlag, wie man die Kohlenstoff-Senken (Ozeane, Wälder, Boden) stärken könnte. Berücksichtige dabei sowohl naturbasierte Lösungen als auch technische Ansätze und bewerte deinen Vorschlag hinsichtlich Machbarkeit.
Lückentext: Kohlenstoffkreislauf
Pflanzen nehmen aus der Luft auf und wandeln es in Glucose um.
Diesen Vorgang nennt man .
Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe wird der gespeicherte freigesetzt.
Der natürliche Kohlenstoffkreislauf ist durch menschliche Aktivitäten aus dem geraten.
6.5 Fossile Brennstoffe und Klimawandel
Die chemische Reaktion der Verbrennung
Fossile Brennstoffe bestehen hauptsächlich aus Kohlenwasserstoffen – Molekülen, die nur aus Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H) aufgebaut sind. Bei der Verbrennung reagieren sie mit Sauerstoff (O2). Die allgemeine Reaktionsgleichung lautet (vereinfacht für Methan als Beispiel):
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O + Energie
(Methan + Sauerstoff → Kohlenstoffdioxid + Wasser + Energie)
Bei jeder vollständigen Verbrennung eines Kohlenwasserstoffs entstehen immer CO2 und H2O. Dies ist eine exotherme Reaktion – es wird Energie frei (Wärme und Licht), wie du in Kapitel 4 gelernt hast.
Der Treibhauseffekt
Die Erde wird von der Sonne erwärmt. Ein Teil dieser Wärme strahlt als Infrarotstrahlung zurück ins Weltall. Bestimmte Gase in der Atmosphäre – sogenannte Treibhausgase – absorbieren einen Teil dieser Wärmestrahlung und strahlen sie zurück zur Erdoberfläche. Die wichtigsten Treibhausgase sind:
- Kohlenstoffdioxid (CO2): Hauptverursacher durch Verbrennung fossiler Brennstoffe
- Methan (CH4): Aus Landwirtschaft (Rinder), Reisanbau, Mülldeponien
- Lachgas (N2O): Aus Düngemitteln und Industrie
- Wasserdampf (H2O): Natürliches Treibhausgas, verstärkt andere Effekte
Der natürliche Treibhauseffekt ist lebenswichtig: Ohne ihn wäre die Durchschnittstemperatur der Erde bei eisigen −18 °C statt angenehmen +15 °C. Das Problem ist der verstärkte Treibhauseffekt: Durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe und andere menschliche Aktivitäten steigt die Konzentration der Treibhausgase. Die Folge: Die Erde erwärmt sich zusätzlich.
Folgen des Klimawandels
- Temperaturanstieg: Die globale Durchschnittstemperatur ist seit 1850 um über 1,1 °C gestiegen.
- Gletscherschmelze: Die Schweizer Gletscher haben seit 1850 über 60 % ihres Volumens verloren. Der Aletschgletscher, grösster Gletscher der Alpen, zieht sich jedes Jahr weiter zurück. Bis Ende des Jahrhunderts könnten die meisten Schweizer Gletscher verschwunden sein!
- Anstieg des Meeresspiegels: Durch schmelzendes Eis und die Ausdehnung von warmem Wasser.
- Extremwetter: Häufigere Hitzewellen, Dürren, Starkregen und Überschwemmungen.
- Artensterben: Viele Tier- und Pflanzenarten können sich nicht schnell genug anpassen.
Alternativen zu fossilen Brennstoffen
Um den Klimawandel zu begrenzen, müssen wir den Verbrauch fossiler Brennstoffe drastisch reduzieren. Alternativen sind:
- Solarenergie: Sonnenlicht wird in Strom (Photovoltaik) oder Wärme umgewandelt.
- Windenergie: Windturbinen erzeugen mechanisch Strom.
- Wasserkraft: In der Schweiz besonders wichtig – rund 60 % des Schweizer Stroms stammt aus Wasserkraft!
- Wasserstoff (H2): Kann als Energieträger dienen. Bei seiner Verbrennung entsteht nur Wasser: 2 H2 + O2 → 2 H2O. Mehr dazu im Vertiefungstext!
Vertiefung: Wasserstoff – der Energieträger der Zukunft?
Wasserstoff (H2) gilt als einer der vielversprechendsten Energieträger der Zukunft. Und das aus einem einfachen chemischen Grund: Bei seiner Verbrennung entsteht ausschliesslich Wasser – kein CO2, kein Feinstaub, kein Russ:
2 H2 + O2 → 2 H2O + Energie
Wasserstoff kann in Brennstoffzellen zur Stromerzeugung genutzt werden – in Autos, Bussen, Zügen und sogar Flugzeugen. In einer Brennstoffzelle reagiert Wasserstoff kontrolliert mit Sauerstoff und erzeugt dabei direkt elektrische Energie, ohne Verbrennung. Der Wirkungsgrad ist höher als bei einem Verbrennungsmotor.
Doch es gibt eine wichtige Herausforderung: Woher kommt der Wasserstoff? H2 kommt auf der Erde kaum in freier Form vor – er muss erst hergestellt werden. Die umweltfreundlichste Methode ist die Elektrolyse von Wasser: Wasser wird mithilfe von elektrischem Strom in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt (2 H2O → 2 H2 + O2). Wenn dieser Strom aus erneuerbaren Quellen (Solar, Wind, Wasser) stammt, spricht man von «grünem Wasserstoff». Leider wird heute der meiste Wasserstoff noch aus Erdgas gewonnen («grauer Wasserstoff»), wobei CO2 entsteht. Erst wenn die Produktion von grünem Wasserstoff wirtschaftlich und in grossem Massstab möglich wird, kann Wasserstoff sein volles Potential als klimaneutraler Energieträger entfalten.
Fossile vs. Erneuerbare Energieträger
Erdöl, Erdgas und Kohle
Fossile Brennstoffe sind über Millionen von Jahren aus abgestorbenen Organismen entstanden. Ihre Vorräte sind endlich – sie werden schneller verbraucht, als sie sich nachbilden können. Bei ihrer Verbrennung wird CO2 freigesetzt, das über Jahrmillionen im Untergrund gespeichert war. Dies verstärkt den Treibhauseffekt und trägt massgeblich zum Klimawandel bei.
Erneuerbare Energien
Solar-, Wind-, Wasser- und Biomasseenergie regenerieren sich fortlaufend. Sie sind praktisch unerschöpflich und verursachen bei der Nutzung einen deutlich geringeren CO2-Fussabdruck als fossile Energieträger. In der Schweiz stammt bereits ein grosser Teil des Stroms aus Wasserkraft.
Warum der Umstieg so wichtig ist
Der verstärkte Treibhauseffekt durch fossile Brennstoffe führt zum Klimawandel mit gravierenden Folgen: schmelzende Gletscher, steigende Meeresspiegel, häufigere Extremwetter. Das international vereinbarte 2-Grad-Ziel begrenzt die Erderwärmung. Die Schweizer Energiestrategie 2050 setzt auf den schrittweisen Ausstieg aus fossilen Energien und den Ausbau erneuerbarer Quellen.
Aufgaben zu 6.5
6.5a★ WISSEN Was entsteht bei der vollständigen Verbrennung eines Kohlenwasserstoffs? Schreibe die Reaktionsgleichung für die Verbrennung von Methan (CH4) auf.
6.5b★ WISSEN Nenne vier Treibhausgase und gib jeweils an, woher sie hauptsächlich stammen.
6.5c★★ VERSTEHEN Unterscheide den natürlichen Treibhauseffekt vom verstärkten Treibhauseffekt. Warum ist der natürliche Treibhauseffekt lebensnotwendig, während der verstärkte problematisch ist?
6.5d★★★ ANWENDEN E/P Die Schweizer Gletscher haben seit 1850 über 60 % ihres Volumens verloren. Erkläre die Ursache-Wirkungs-Kette: Wie führt die Verbrennung von Erdgas in einer Heizung letztendlich zur Gletscherschmelze? Benenne jeden Schritt.
6.5e★★★★ ANALYSIEREN P Wasserstoff wird als «Energieträger der Zukunft» bezeichnet. Analysiere die Vor- und Nachteile von Wasserstoff gegenüber fossilen Brennstoffen. Berücksichtige dabei: die chemische Reaktion bei der Verbrennung, die Herstellungsmethoden (grüner vs. grauer Wasserstoff) und die Energiebilanz.
6.6 Recycling, Kreislaufwirtschaft und Green Chemistry
Linear vs. Kreislauf
Die bisherige Wirtschaft funktioniert oft nach dem Prinzip «Produzieren → Nutzen → Wegwerfen» – ein lineares Modell, das enorme Mengen an Rohstoffen verbraucht und Abfall erzeugt. Die Kreislaufwirtschaft verfolgt ein anderes Ziel: Materialien sollen möglichst lange im Kreislauf gehalten werden. Statt Abfall zu produzieren, wird er als Rohstoff für neue Produkte genutzt. Das schliesst den Kreislauf.
Chemische Trennverfahren im Recycling
Recycling basiert auf denselben Trennverfahren, die du in Kapitel 2 kennengelernt hast! Beim Sortieren von Abfällen werden etwa Magnetabscheider für Eisen, Wirbelstromabscheider für Aluminium, Flotation für Kunststoffe und Destillation für Lösungsmittel eingesetzt. Die Chemie liefert die Werkzeuge für effizientes Recycling.
PET-Recycling in der Schweiz
Die Schweiz ist beim PET-Recycling Weltspitze: Über 83 % aller PET-Getränkeflaschen werden gesammelt und recycelt. Die leeren Flaschen werden sortiert, zerkleinert, gewaschen und eingeschmolzen. Aus dem so gewonnenen PET-Granulat (rPET) werden neue Flaschen, Textilfasern (Fleece-Jacken!), Folien oder Verpackungen hergestellt. Eine PET-Flasche kann so mehrfach im Kreislauf geführt werden.
Vertiefung: Recycling in der Schweiz – Wie PET-Flaschen ein neues Leben bekommen
Jeden Tag werden in der Schweiz rund 3,5 Millionen PET-Flaschen verkauft. Über 83 % davon finden ihren Weg zurück in die Sammelstellen bei Supermärkten, Bahnhöfen und in Gemeinden. Doch was passiert dann mit den leeren Flaschen? Zunächst werden sie in grossen Sortieranlagen nach Farbe und Material getrennt. Dann werden sie geschreddert – das heisst, sie werden in kleine Flocken zerkleinert. Diese Flocken werden gründlich gewaschen, um Etikettenreste, Kleber und Verschmutzungen zu entfernen. Danach werden die sauberen PET-Flocken eingeschmolzen und zu kleinen Kügelchen geformt, dem sogenannten Granulat.
Aus diesem Granulat werden nun neue Produkte hergestellt: neue PET-Flaschen (Flasche-zu-Flasche-Recycling), Textilfasern für Fleece-Jacken und Sporttrikots, Folien für Verpackungen oder sogar Füllmaterial für Kissen. Es braucht etwa 25 recycelte PET-Flaschen, um genug Material für ein Fleece-Shirt zu gewinnen. Das Besondere an der Schweiz: Das PET-Recycling wird durch ein freiwilliges System finanziert, das ohne gesetzliche Pfandpflicht funktioniert – und trotzdem weltweit Spitzenwerte erreicht.
Weitere Recycling-Formen
- Metallrecycling: Eisen, Stahl und Aluminium lassen sich nahezu unbegrenzt einschmelzen und wiederverwenden. Besonders Aluminium-Recycling ist sinnvoll (95 % Energieersparnis!).
- Glasrecycling: Altglas wird nach Farben sortiert, zerkleinert und bei über 1500 °C eingeschmolzen. Glas ist theoretisch unendlich oft recyclebar.
- Papierrecycling: Altpapier wird aufgelöst, gereinigt (De-Inking: Druckfarbe entfernen) und zu neuem Papier verarbeitet. Papierfasern können etwa 5–7 Mal recycelt werden.
- Elektronikschrott: Enthält wertvolle Metalle (Gold, Silber, Kupfer, seltene Erden). «Urban Mining» – das Gewinnen von Metallen aus Elektronikschrott – wird immer wichtiger.
Upcycling vs. Downcycling
Nicht jedes Recycling ist gleich wertvoll. Beim Upcycling wird ein Material zu einem höherwertigen Produkt verarbeitet (z. B. aus einer PET-Flasche wird ein Fleece-Pullover). Beim Downcycling sinkt die Qualität des Materials bei jedem Durchlauf (z. B. hochwertiges Schreibpapier wird zu Karton, dann zu Eierkarton). Das Ziel der Kreislaufwirtschaft ist es, möglichst viel Upcycling und echtes Recycling zu ermöglichen.
Nachhaltigkeit und Green Chemistry
Nachhaltigkeit bedeutet, die Bedürfnisse der heutigen Generation zu befriedigen, ohne die Möglichkeiten zukünftiger Generationen zu gefährden. In der Chemie gibt es dafür einen eigenen Ansatz: die Green Chemistry (Grüne Chemie). Sie formuliert Prinzipien, wie chemische Prozesse umweltfreundlicher gestaltet werden können. Hier sind drei besonders wichtige Prinzipien, die auch Einsteiger verstehen können:
Drei Prinzipien der Green Chemistry
1. Abfall vermeiden statt entsorgen: Es ist besser, einen chemischen Prozess so zu gestalten, dass von Anfang an möglichst wenig Abfall entsteht, als den Abfall nachher aufwendig zu entsorgen. Ein Beispiel: Katalysatoren ermöglichen Reaktionen mit weniger Nebenprodukten.
2. Ungiftige Stoffe bevorzugen: Wo immer möglich, sollen ungiftige und umweltverträgliche Chemikalien verwendet werden. Statt giftiger Lösungsmittel kann man oft Wasser oder CO2 als überkritisches Fluid einsetzen. Statt gefährlicher Pestizide gibt es biologische Alternativen.
3. Energie sparen bei chemischen Prozessen: Viele chemische Reaktionen erfordern hohe Temperaturen oder hohen Druck – das kostet viel Energie. Durch bessere Katalysatoren und clevere Verfahren kann der Energieverbrauch gesenkt werden.
Was kann ICH tun?
Auch als Schülerin oder Schüler kannst du einen Beitrag leisten. Hier sind konkrete Ideen:
- Trinkflasche statt PET: Eine wiederverwendbare Trinkflasche spart Hunderte Einwegflaschen pro Jahr.
- Richtig recyceln: PET, Glas, Aluminium, Papier und Batterien getrennt entsorgen.
- Reparieren statt wegwerfen: Repair-Cafés besuchen, Kleidung flicken, Geräte reparieren.
- Regional und saisonal einkaufen: Kürzere Transportwege = weniger CO2.
- Strom und Wasser sparen: Licht ausschalten, kurz duschen, Stand-by-Geräte ausschalten.
- Bewusst konsumieren: Brauche ich das wirklich? Qualität statt Quantität.
- Wissen teilen: Was du in diesem Kapitel gelernt hast, kannst du an Familie und Freunde weitergeben!
Nachhaltigkeit bedeutet nicht, auf alles zu verzichten. Es bedeutet, klüger mit unseren Ressourcen umzugehen. Die Chemie bietet dafür viele Lösungen: bessere Materialien, effizientere Prozesse, innovative Recycling-Verfahren und erneuerbare Energien. Du als zukünftige Generation hast die Chance, diese Lösungen weiterzuentwickeln!
Aufgaben zu 6.6
6.6a★ WISSEN Was bedeutet «Recycling»? Nenne drei Materialien, die in der Schweiz recycelt werden, und beschreibe kurz, wie der Recycling-Prozess jeweils abläuft.
6.6b★ WISSEN Erkläre den Unterschied zwischen Upcycling und Downcycling. Gib für jedes ein konkretes Beispiel aus dem Alltag an.
6.6c★★ VERSTEHEN Erkläre den Unterschied zwischen der linearen Wirtschaft und der Kreislaufwirtschaft. Warum ist das lineare Modell langfristig nicht tragbar? Verwende den Weg einer PET-Flasche als Beispiel.
6.6d★★★ ANWENDEN E/P Die drei Prinzipien der Green Chemistry lauten: Abfall vermeiden, ungiftige Stoffe bevorzugen, Energie sparen. Wähle ein Alltagsprodukt (z. B. Waschmittel, Verpackung, Batterie) und entwickle Vorschläge, wie es nach diesen Prinzipien verbessert werden könnte.
6.6e★★★★ ANALYSIEREN P «Ein Smartphone enthält über 30 Elemente.» Recherchiere fünf Elemente, die in Smartphones verbaut sind, und gib für jedes an: In welchem Bauteil es steckt, woher der Rohstoff kommt und ob er recycelt werden kann. Diskutiere: Warum ist «Urban Mining» bei Elektronikschrott besonders wichtig?
6.6f ★★★★★ ERSCHAFFEN P Entwirf ein Konzept für das Recycling von alten Smartphones in eurer Klasse. Welche Bauteile werden wiederverwendet, welche fachgerecht entsorgt? Erstelle einen Schritt-für-Schritt-Plan, der erklärt, wie die wertvollen Rohstoffe (Lithium, Gold, seltene Erden) zurückgewonnen werden könnten, und nenne drei chemische Trennverfahren, die dabei zum Einsatz kommen.
6.7 Materialien im Kreislauf – fünf Stoffe im Vergleich
Hinter jedem Material steckt eine Geschichte: Woher kommt es? Was wird daraus gemacht? Kann es recycelt werden? Und wie viel Energie kostet das? Klappe die fünf Karten auf und vergleiche.
Abb. 6.7a: Im Kreislaufmodell (Cradle to Cradle) wird Abfall zum Rohstoff. Das lineare Modell endet im Abfall (gestrichelt).
Abb. 6.7b: Stoffstromanalyse – In einem idealen Kreislauf werden Abfälle minimiert und als neuer Input zurückgeführt.
♻ Aluminium
Gewinnung
Aluminium steckt im Mineral Bauxit, das vor allem in Australien, Guinea, Brasilien und Jamaika abgebaut wird. Pro Tonne Aluminium werden etwa 4–5 Tonnen Bauxit benötigt. Zuerst wird das Bauxit nach dem Bayer-Verfahren zu Aluminiumoxid (Al₂O₃) aufbereitet. Dann folgt die energieintensive Schmelzflusselektrolyse: Mit elektrischem Strom wird das Aluminiumoxid bei 960 °C in reines Aluminium (Al) zerlegt. Die Umweltbelastung durch den Abbau ist erheblich – tropische Regenwälder werden gerodet.
Nutzung
Aluminium ist leicht (Dichte: 2,7 g/cm³), formbar und korrosionsbeständig. Deshalb findet es sich überall: in Getränkedosen und Alufolie, im Flugzeugbau (Rumpf, Flügel), in Autoteilen, in Fensterprofilen, Fahrradrahmen und Verpackungsfolien. Auch Smartphone-Gehäuse und Laptop-Schalen bestehen oft aus Aluminium-Legierungen. Weltweit werden jährlich über 65 Millionen Tonnen Primär-Aluminium produziert.
Rückführung
Aluminium ist eines der besten recycelbaren Materialien überhaupt: Es lässt sich ohne Qualitätsverlust beliebig oft einschmelzen. Alte Dosen, Alufolie und Bauteile werden gesammelt, sortiert, gereinigt und bei etwa 700 °C eingeschmolzen. Das Recycling-Aluminium (Sekundäraluminium) ist qualitativ identisch mit Primäraluminium. Die Schweiz hat eine Recyclingquote von rund 91 % für Aluminium-Verpackungen.
Energieaufwand
Primäraluminium braucht enorm viel Strom: ca. 14–15 kWh pro Kilogramm (entspricht dem Strom eines Haushalts für drei Tage). Recycling-Aluminium benötigt nur 0,7 kWh/kg – eine Ersparnis von 95 %. Das macht Aluminium-Recycling zu einem der effizientesten Recyclingprozesse der Welt. Deshalb lohnt es sich immer, leere Dosen und Alufolie in die Aluminium-Sammelstelle zu geben.
🧴 Kunststoff (PET)
Gewinnung
Kunststoffe wie PET (Polyethylenterephthalat) basieren auf Erdöl, einem fossilen Rohstoff. Das Rohöl wird in Raffinerien durch fraktionierte Destillation aufgetrennt. Bestimmte Fraktionen werden anschliessend geknackt (Cracken) und zu Monomeren verarbeitet. Diese Monomere – z. B. Ethylen oder Terephthalsäure – werden in langen Ketten zu Polymeren verbunden (Polymerisation). Für 1 kg PET werden etwa 1,9 kg Rohöl benötigt.
Nutzung
PET ist der meistverwendete Kunststoff für Getränkeflaschen. Er ist leicht, bruchsicher, hygienisch und gasdicht – ideal für kohlensäurehaltige Getränke. Aber PET steckt auch in Fleece-Textilien, Verpackungsfolien, Lebensmittelbehältern und Medizinprodukten. In der Schweiz kommen täglich 3,5 Millionen PET-Flaschen in den Verkehr.
Rückführung
PET ist gut recyclebar: Flaschen werden gesammelt, sortiert, geschreddert (PET-Flocken), gewaschen und eingeschmolzen zu rPET-Granulat. Daraus entstehen neue Flaschen (Flasche-zu-Flasche), Fleece-Jacken (aus 25 Flaschen entsteht ein Fleece-Shirt) oder Verpackungsfolien. Die Schweizer PET-Recyclingquote liegt bei über 83 % – Weltspitze. Beim mechanischen Recycling kann die Qualität mit jedem Durchgang leicht sinken (Downcycling).
Energieaufwand
Die Produktion von 1 kg Primär-PET erzeugt etwa 2,3 kg CO₂. Recycling-PET produziert nur ca. 0,6 kg CO₂/kg – eine CO₂-Einsparung von rund 75 %. Beim Recycling wird auch keine neue fossile Ressource verbraucht, was den ökologischen Fussabdruck deutlich senkt. Chemisches Recycling (Depolymerisation) kann sogar die Qualität vollständig erhalten, ist aber noch teurer.
🫙 Glas
Gewinnung
Glas besteht hauptsächlich aus Quarzsand (SiO₂), Soda (Na₂CO₃) und Kalk (CaCO₃). Quarzsand ist in der Schweiz und Europa ausreichend verfügbar. Das Gemisch wird bei ca. 1500 °C in Glasschmelzöfen erschmolzen und zu Flaschen, Gläsern oder Fensterscheiben geformt. Die Rohstoffe sind mineralisch und praktisch unbegrenzt verfügbar – das grosse Problem ist der hohe Energiebedarf beim Schmelzen.
Nutzung
Glas ist chemisch inert, geschmacksundurchlässig und leicht zu reinigen. Es wird für Getränkeflaschen, Konservengläser, Fensterscheiben, Laborgeräte, Brillengläser und Glasfaserkabel genutzt. Besonders im Lebensmittelbereich ist Glas wegen seiner neutralen Eigenschaften beliebt. Ein Nachteil: Glas ist schwer und zerbrechlich, was den Transport teuer macht.
Rückführung
Altglas wird nach Farbe sortiert (weiss, grün, braun), in Schmelzöfen bei über 1500 °C eingeschmolzen und zu neuen Produkten geformt. Glas ist theoretisch unendlich recyclebar ohne Qualitätsverlust. Die Schweizer Glasrecyclingquote liegt bei 95 %. Nicht recyclebar: Spiegel (Metallbeschichtung), Fensterglas (andere Zusammensetzung), hitzebeständiges Glas (z. B. Backformen).
Energieaufwand
Primärglas braucht etwa 5–8 kWh/kg. Beim Recycling sinkt der Energiebedarf um ca. 25–30 %, weil die Scherben schneller schmelzen als die Rohmischung. Zudem spart jede Tonne Altglas etwa 1,2 Tonnen Rohstoffe. Im Vergleich zu Aluminium ist die Energieersparnis durch Glas-Recycling kleiner, der Kreislauf funktioniert aber ebenfalls hervorragend.
📰 Papier
Gewinnung
Papier wird aus Cellulosefasern hergestellt, die hauptsächlich aus Holz gewonnen werden. Holzchips werden chemisch (Sulfit- oder Sulfatverfahren) oder mechanisch aufgeschlossen, um die Fasern zu trennen. Der entstehende Zellstoff wird gebleicht, gemahlen, auf einem Papiersieb ausgebreitet, gepresst und getrocknet. Für 1 kg Frischfaserpapier werden ca. 2,4 kg Holz und 10–20 Liter Wasser benötigt. Forstbewirtschaftung ist entscheidend für die Nachhaltigkeit.
Nutzung
Papier und Karton sind allgegenwärtig: Bücher, Zeitungen, Schulhefte, Verpackungen, Hygienepapier, Briefumschläge. Weltweit werden jährlich über 400 Millionen Tonnen Papier produziert. Besonders problematisch: Thermopapier (Kassenbons) ist mit BPA oder BPS beschichtet – Chemikalien, die das Hormonsystem beeinflussen können – und deshalb nicht recyclebar.
Rückführung
Altpapier wird im Wasser zu einem Faserbrei aufgelöst, dann durch De-Inking (Entfernen der Druckfarbe) gereinigt, auf dem Sieb neu geformt und getrocknet. Papierfasern verkürzen sich mit jedem Recyclingdurchgang und können etwa 5–7 Mal recycelt werden. Danach sind sie zu kurz und werden zu Kompost oder in der Energiegewinnung eingesetzt. Die Schweizer Altpapier-Sammelquote liegt bei ca. 79 %.
Energieaufwand
Recyclingpapier verbraucht im Vergleich zu Frischfaserpapier etwa 60 % weniger Energie, ca. 30 % weniger CO₂ und rund 70 % weniger Wasser. Das Holzfällen entfällt, der Zellstoffaufschluss entfällt. Zudem schützt Recyclingpapier den Wald: Eine Tonne Altpapier ersetzt 1,5 Tonnen Holz. Trotzdem hat Recyclingpapier leichte Qualitätsunterschiede zu Frischfaserpapier (weniger weiss, weniger reissfest).
🔋 Lithium
Gewinnung
Lithium ist das leichteste Metall und wird hauptsächlich aus Salzseesolen (Lithium-Dreieck: Chile, Argentinien, Bolivien) oder aus Hartgestein (Australien) gewonnen. Bei der Solengewinnung wird lithiumhaltige Salzlake in Verdunstungsbecken geleitet, konzentriert und chemisch weiterverarbeitet. Pro Tonne Lithium werden 750 000 Liter Wasser verdampft – in einer der trockensten Regionen der Welt, was zu ernsthaften Wasserknappheitsproblemen für die Bevölkerung führt.
Nutzung
Lithium ist der entscheidende Rohstoff für Lithium-Ionen-Batterien in Smartphones, Laptops, Elektroautos und Heimspeichern. Ein Elektroauto-Akku enthält 8–20 kg Lithium. Mit dem Boom der Elektromobilität explodiert die Lithium-Nachfrage: Bis 2040 wird ein Anstieg um das 40-fache erwartet. Daneben findet Lithium Verwendung in der Psychiatrie (Lithiumsalze als Medikament) und in Speziallegierungen.
Rückführung
Lithium-Recycling steckt noch in den Kinderschuhen: Aktuell werden weniger als 5 % des weltweit verwendeten Lithiums zurückgewonnen. Die Batterien werden zwar gesammelt, aber das Recyclingverfahren ist komplex und energieintensiv. Methoden wie hydrometallurgisches Recycling (Lösen in Säuren) oder direktes Recycling (Struktur erhalten) sind in Entwicklung. Bis 2030 schreibt die EU eine Mindestquote von 50 % für das Lithium-Recycling vor.
Energieaufwand
Die Lithium-Gewinnung ist sehr energieintensiv: Allein der Transportaufwand aus Südamerika oder Australien sowie die chemische Aufbereitung erzeugen einen hohen CO₂-Fussabdruck. Recycling könnte den Energieaufwand um 60–80 % senken. Ein grosses Problem: viele alte Lithium-Batterien landen im Restmüll – obwohl sie Brandgefahr darstellen. Deshalb gehören Akkus grundsätzlich zur Sammelstelle (Migros, Coop, Verkaufsstellen).
6.8 Wohin damit? – Recycling-Entscheidung
In welche Tonne gehört was? Nicht immer ist es offensichtlich. Klicke auf die Karten, um die Lösung zu entdecken!
(Kunststoff, gereinigt)
Polystyrol oder Polypropylen – gehört in den Gelben Sack oder die Kunststoffsammlung. Vorher ausspülen! Deckel drauf lassen.
(Thermopapier)
Thermopapier ist mit BPA oder BPS beschichtet (endokrine Disruptoren). Es verunreinigt das Altpapier und ist deshalb nicht recyclebar. Immer in den Restmüll.
(LDPE-Folie)
Plastiktüten bestehen aus LDPE (Low-Density-Polyethylen). In der Schweiz gibt es Rückgabestellen in Supermärkten. Sauber und trocken abgeben!
(PET + PP-Deckel)
PET-Flaschen werden in der Schweiz separat gesammelt. Den Plastikdeckel (PP) drauflassen – er wird in der Sortieranlage getrennt. Bitte leeren und andrücken.
(Karton)
Fett und Lebensmittelreste im Karton verunreinigen die Papierfaser und machen das gesamte Recyclat unbrauchbar. Stark verschmutzte Kartons gehören in den Restmüll – saubere Teile können abgerissen werden.
(Lithium, Alkali)
Batterien und Akkus enthalten giftige Schwermetalle und Brandrisiko. Sie gehören zur kostenlosen Rückgabe im Handel (Migros, Coop, Interdiscount). Nie in den Haushaltsmüll!
(Alu + Kaffeereste)
Nespresso und andere Hersteller bieten kostenlose Rücknahme an. Kapseln leeren, trocknen und zur Sammelstelle bringen. Sonst: Restmüll (Verbundmaterial).
(Braunglas)
Braunglas in braun, Grünglas in grün, Klarglas in weiss. Bitte nie Spiegeln, Fensterglas, Kristall oder Keramik dazuwerfen. Deckel aus Metall separat entsorgen.
(Zeitungspapier)
Zeitungen und Zeitschriften gehören in die Altpapiersammlung. Nicht nass werden lassen – nasses Papier wird minderwertig. Zusammenfalten und mit Schnur bündeln oder in Kartonbox.
(Milchkarton, Verbund)
Tetra-Pak besteht aus Papier, Kunststoff und Aluminium (Verbundmaterial). In der Schweiz gibt es spezielle Sammelstellen (z. B. bei Coop). Leeren, flach drücken, sauber abgeben.
(beschichtetes Glas)
Spiegel haben eine Metallbeschichtung auf der Rückseite (Silber, Chrom). Sie können nicht im Altglascontainer entsorgt werden, da sie den Schmelzprozess stören. Spiegel gehören in den Sperrmüll oder Restmüll.
(Hygieneartikel)
Einwegwindeln bestehen aus Plastik, Cellulosefasern und Superabsorbern – ein Verbundmaterial mit Hygienebelastung. Sie gehören in den Restmüll. Spezielle Windeln-Recyclinganlagen existieren in einigen Ländern, in der Schweiz noch nicht flächendeckend.
Abb. 6.8a: RIC-Codes 1–7 kennzeichnen den Kunststofftyp. Code 1 (PET) und 2 (HDPE) sind am leichtesten recyclebar.
6.9 Energievergleich: Primär vs. Recycling
Wie viel Energie und CO₂ werden beim Recycling wirklich eingespart? Schiebe den Regler und erlebe den Vergleich direkt.
Abb. 6.9a: Wiege-zur-Bahre (linear, rot) endet im Abfall. Wiege-zur-Wiege (Kreislauf, grün) führt Materialien zurück in den Produktionsprozess.
6.10 Rohstoffe und Nachhaltigkeit im Alltag
Chemie steckt überall – in jedem Produkt, das du kaufst, und in jedem Abfall, den du entsorgst. Diese Boxen zeigen dir, was hinter alltäglichen Dingen steckt.
Im Alltag: Was steckt in deinem Handy?
Dein Smartphone enthält über 30 Elemente aus dem Periodensystem. Kobalt (Co) für die Batterie kommt zu 70 % aus der Demokratischen Republik Kongo – oft unter schwierigen Arbeitsbedingungen. Lithium für den Akku stammt aus Salzseeen in Chile und Argentinien. Indium im Touchscreen, Neodym im Lautsprecher und Tantal in den Kondensatoren sind seltene Erden, die in Bergwerken in China oder Afrika abgebaut werden. Ein einziges Smartphone verdeutlicht, wie global vernetzt die Rohstoffversorgung ist – und wie wichtig Recycling wird.
Im Alltag: Fast Fashion und Kleiderkonsum
Die Schweizer Bevölkerung kauft durchschnittlich 30 kg Textilien pro Person und Jahr – und wirft davon knapp die Hälfte nach weniger als zwei Jahren weg. Fast Fashion – billige Kleidung, die schnell unmodern wird – ist ein ökologisches Problem: Die Produktion eines einzigen T-Shirts benötigt ca. 2700 Liter Wasser. Kunstfasern wie Polyester bestehen aus Erdöl. Beim Waschen lösen sich Mikrofasern (Mikroplastik), die ins Abwasser gelangen. Kaufe bewusster: Qualität statt Quantität, Secondhand statt Neu, und bringe alte Kleider zu Texaid oder einem Brockenhaus.
Im Alltag: 8000 Liter Wasser für eine Jeans
Eine einzige Jeans braucht vom Baumwollanbau bis zum fertigen Produkt rund 8000 Liter virtuelles Wasser – das entspricht dem Trinkwasserbedarf einer Person für mehr als 21 Jahre. «Virtuelles Wasser» ist das Wasser, das für die Herstellung eines Produkts verbraucht wurde, aber im Produkt selbst nicht sichtbar ist. Baumwolle ist eine besonders wasserdurstende Pflanze: Das Aralsee-Desaster zeigt, wie die intensive Baumwollbewässerung den zweitgrössten Binnensee der Welt fast austrocknen liess.
Im Alltag: Food-Waste – 33 kg Essen pro Person im Müll
In der Schweiz landen jährlich rund 33 kg Lebensmittel pro Person im Abfall – das ist jedes dritte Lebensmittel, das produziert wird. Weltweit ist Food-Waste für ca. 8 % der globalen Treibhausgasemissionen verantwortlich. Die Produktion von Nahrungsmitteln verbraucht enorme Mengen Wasser, Energie, Dünger und Land. Wenn das Essen weggeworfen wird, sind all diese Ressourcen verschwendet. Lösungen: Meal-Planning, Resteverwertung, «Hässliche Früchte» kaufen, und bei Gastrobetrieben Portionsgrössen anpassen.
Im Alltag: Pfandsystem Schweiz vs. Deutschland
Deutschland hat ein gesetzliches Pfandsystem für PET-Flaschen und Dosen: 25 Cent Pfand wird beim Kauf erhoben und bei der Rückgabe zurückerstattet. Das Ergebnis: eine Rückgabequote von über 98 %. In der Schweiz gibt es kein gesetzliches Pflichtpfand – das System funktioniert freiwillig über PET-Recycling Schweiz. Trotzdem werden über 83 % der PET-Flaschen gesammelt. Der Unterschied: In der Schweiz sind die Sammelstellen flächendeckend vorhanden und gut in die Einkaufsinfrastruktur integriert.
Im Alltag: Kreislauf-Textilien – Texaid und Tell-Tex
Jährlich sammelt Texaid in der Schweiz rund 30 000 Tonnen Altkleider und Schuhe. Gut erhaltene Kleidung wird sortiert und geht in Secondhand-Läden oder in Entwicklungsländer. Beschädigte Textilien werden zu Putzlappen, Dämmstoffen oder industriellen Fasern verarbeitet (Downcycling). Tell-Tex ist ein Schweizer Pionier des textilen Recyclings: Alte Wolldecken werden aufgelöst und zu neuen Garnen gesponnen (Upcycling). Das zeigt: Auch Textilien können in einem Kreislauf gehalten werden.
Im Alltag: Biogas aus Küchenabfall
In der Schweiz gibt es rund 30 Vergärungsanlagen, die Küchenabfälle und Grüngut zu Biogas verarbeiten. In der Kompogas-Anlage Bachenbülach (ZH) werden z. B. 37 000 Tonnen biogener Abfall pro Jahr zu Biogas und Kompost verarbeitet. Biogas besteht hauptsächlich aus Methan (CH₄) und kann als Treibstoff oder zur Wärme- und Stromerzeugung genutzt werden. Das ist Kreislaufwirtschaft in reinster Form: Speisereste werden zu Energie, der Gärrest wird als Dünger auf Felder ausgebracht.
Im Alltag: Urban Mining – Gold aus alten Handys
Urban Mining bezeichnet die Rückgewinnung wertvoller Rohstoffe aus Elektronikschrott. Eine Tonne alter Mobiltelefone enthält durchschnittlich 300 g Gold – das ist 50 bis 80 Mal mehr als in einer Tonne Golderz! Weltweit werden jährlich über 50 Millionen Tonnen Elektroschrott erzeugt. Nur etwa 20 % davon werden fachgerecht recycelt. In Ghana (Agbogbloshie) verbrennen Kinder und Jugendliche informell Elektronikschrott, um Kupfer zu gewinnen – mit verheerenden Gesundheitsfolgen. Gib alte Geräte bei Interdiscount, Digitec oder Gemeindestellen ab.
Im Alltag: +30 % Abfall zu Weihnachten
Zwischen Mitte Dezember und Ende Januar steigt die Abfallmenge in der Schweiz um rund 30 %. Der Haupttreiber: Geschenkverpackungen. In der Schweiz werden jährlich Hunderte Tonnen Geschenkpapier, Schachteln, Polystyrol-Füllmaterial und Plastikfolien entsorgt. Viel davon landet im Restmüll, weil es Verbundmaterialien oder glänzende Beschichtungen enthält. Tipp: Zeitungspapier als Geschenkpapier verwenden, Schachteln wiederverwenden, Geschenke ohne Verpackung oder mit Stoff einwickeln (japanische Furoshiki-Technik).
Im Alltag: Kaffee-to-go – Gebühr für Einwegbecher
In der Schweiz werden jährlich rund 160 Millionen Einwegkaffeebecher verbraucht. Diese bestehen aus Karton mit einer dünnen Kunststoff-Innenbeschichtung (PE oder PLA) – ein Verbundmaterial, das kaum recyclebar ist. Viele Kantone und Städte diskutieren eine Gebühr von 20–50 Rappen pro Einwegbecher. In einigen Ländern ist die Gebühr bereits Pflicht (z. B. Deutschland: seit 2023 Pflicht zur Mehrweg-Alternative). Die Alternative: Mehrwegbecher aus Glas, Edelstahl oder Bambus-Verbund mitbringen – viele Cafés geben Rabatt.
Im Alltag: Mehrweg-Gemüsesäcke bei Migros und Coop
Seit 2021 haben Migros und Coop die kostenlosen Einweg-Plastiktragetaschen abgeschafft. Stattdessen gibt es günstige Mehrweg-Netze und Tragetaschen aus Recyclingmaterial. Für Obst und Gemüse sind Stoff-Netze im Angebot, die tausende Male verwendet werden können. Ein Baumwoll-Netzbeutel hat eine deutlich bessere Ökobilanz als hunderte Einweg-Plastiksäcke – wenn er mindestens 50-mal genutzt wird. Das zeigt: Grosse Handelsketten haben durch kleine Massnahmen einen grossen Einfluss auf den Ressourcenverbrauch.
Im Alltag: E-Waste in Ghana – Agbogbloshie
Agbogbloshie, ein Vorort von Accra (Ghana), gilt als eine der grössten informellen Elektroschrott-Deponien der Welt. Täglich werden dort Tonnen alter Computer, Monitore und Kabel – oft als «gebrauchte Waren» aus Europa und Nordamerika importiert – verbrannt, um Kupfer und andere Metalle zu gewinnen. Die giftigen Dämpfe (Blei, Quecksilber, Dioxine) zerstören die Gesundheit der Arbeiter, viele davon Kinder und Jugendliche. Das zeigt die Kehrseite unserer Wegwerfgesellschaft: Unser Elektroschrott landet oft in Ländern ohne ausreichende Entsorgungsinfrastruktur.
6.11 Lückentext: Nachhaltigkeit und Recycling
Fülle die Lücken aus – tippe das fehlende Wort und drücke Tab oder Enter zum Prüfen.
Endliche Rohstoffe wie Erdöl heissen Rohstoffe.
Das Gegenteil einer linearen Wirtschaft ist die wirtschaft.
PET-Recycling spart im Vergleich zur Neuherstellung rund % CO₂.
CO₂-Äquivalent misst die Klimawirkung aller gase.
«Graue Energie» ist die Energie, die für die eines Produkts benötigt wird.
Die Schweizer Recyclingquote für Aluminium liegt bei etwa %.
6.12 Vertiefung: Raffinerie und Sortieranlage
Abb. 6.12a: Fraktionierter Destillationsturm. Rohöl wird erhitzt; die verschiedenen Fraktionen kondensieren je nach Siedetemperatur auf verschiedenen Böden.
Abb. 6.12b: Vereinfachtes Schema einer mechanischen Sortieranlage. In modernen Anlagen kommen zusätzlich Wirbelstromscheider (für Aluminium) und NIR-Sensoren (Nahinfrarot, für Kunststofftypen) zum Einsatz.
Kapitelabschluss-Test: Stoffe als globale Ressource
Teste dein Wissen! Klicke jeweils auf die richtige Antwort.
Kapitelzusammenfassung
- Rohstoffe sind natürlich vorkommende Stoffe, die wirtschaftlich genutzt werden. Es gibt nachwachsende, fossile und mineralische Rohstoffe.
- Aluminium wird aus Bauxit gewonnen (Bayer-Verfahren + Schmelzflusselektrolyse). Recycling spart 95 % Energie.
- Erdöl entstand über Millionen Jahre und wird durch fraktionierte Destillation in Benzin, Diesel, Kunststoffe usw. aufgetrennt.
- Wasser ist die wichtigste Ressource. Der Wasserkreislauf verbindet Verdunstung, Wolkenbildung, Niederschlag und Grundwasser. Trinkwasser muss aufbereitet werden.
- Im Kohlenstoffkreislauf wird Kohlenstoff zwischen Atmosphäre, Lebewesen, Boden und Ozeanen ausgetauscht. Fotosynthese nimmt CO₂ auf, Zellatmung und Verbrennung setzen es frei.
- Fossile Brennstoffe setzen bei der Verbrennung CO₂ frei und verstärken den Treibhauseffekt. Alternativen sind Solar-, Wind- und Wasserkraft sowie Wasserstoff.
- Recycling spart Rohstoffe und Energie. Die Kreislaufwirtschaft strebt an, Abfall als Rohstoff zu nutzen. Die Schweiz ist beim PET-Recycling weltweit führend.
- Green Chemistry verfolgt drei Prinzipien: Abfall vermeiden, ungiftige Stoffe verwenden, Energie sparen.
Glossar – Wichtige Begriffe in Kapitel 6
- Rohstoff
- Natürlich vorkommender Stoff, der wirtschaftlich genutzt und weiterverarbeitet wird.
- Nachwachsende Rohstoffe
- Rohstoffe aus der belebten Natur, die sich innerhalb menschlicher Zeiträume erneuern (z. B. Holz, Baumwolle).
- Fossile Rohstoffe
- Rohstoffe, die über Millionen Jahre aus abgestorbenen Lebewesen entstanden sind (Erdöl, Erdgas, Kohle). Nicht erneuerbar.
- Mineralische Rohstoffe
- Rohstoffe aus der Erdkruste, z. B. Erze, Sand, Kalk, Salz.
- Bauxit
- Aluminiumhaltiges Gestein (Erz), aus dem Aluminium gewonnen wird.
- Schmelzflusselektrolyse
- Verfahren zur Gewinnung von Aluminium aus Aluminiumoxid durch Zersetzung in einer Salzschmelze mit elektrischem Strom.
- Fraktionierte Destillation
- Trennverfahren, bei dem ein Gemisch (z. B. Rohöl) durch schrittweises Verdampfen und Kondensieren in Fraktionen verschiedener Siedetemperaturen aufgetrennt wird.
- Kohlenwasserstoff
- Organische Verbindung, die nur aus Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H) besteht (z. B. Methan CH₄).
- Wasserkreislauf
- Ständiger Kreislauf des Wassers: Verdunstung → Wolkenbildung → Niederschlag → Abfluss → Grundwasser → zurück.
- Kohlenstoffkreislauf
- Austausch von Kohlenstoff zwischen Atmosphäre, Lebewesen, Boden, Ozeanen und fossilen Lagerstätten.
- Fotosynthese
- Aufnahme von CO₂ und H₂O durch Pflanzen, Umwandlung in Glucose und O₂ mithilfe von Lichtenergie.
- Zellatmung
- Abbau von Glucose mit O₂ zu CO₂ und H₂O unter Freisetzung von Energie. Findet in allen Lebewesen statt.
- Treibhauseffekt
- Erwärmung der Erde durch Treibhausgase (CO₂, CH₄ u. a.), die Wärmestrahlung zurückhalten.
- Kohlenstoff-Senke
- Natürlicher Speicher, der CO₂ aus der Atmosphäre aufnimmt (Ozeane, Wälder, Boden).
- Kreislaufwirtschaft
- Wirtschaftsmodell, bei dem Materialien möglichst lange im Kreislauf gehalten und Abfälle als Rohstoff genutzt werden.
- Upcycling
- Verarbeitung eines Materials zu einem höherwertigen Produkt.
- Downcycling
- Recycling, bei dem die Materialqualität sinkt.
- Green Chemistry
- Ansatz der Chemie, Prozesse umweltfreundlicher zu gestalten: weniger Abfall, ungiftige Stoffe, weniger Energie.
- Nachhaltigkeit
- Prinzip, die Bedürfnisse der heutigen Generation zu erfüllen, ohne zukünftige Generationen zu gefährden.
- Elektrolyse
- Zersetzung eines Stoffes durch elektrischen Strom (z. B. Wasser in H₂ und O₂).