Industrielle Nachhaltige Chemie - Flashcards

Diese Flashcards decken die Kernkonzepte der Vorlesung 'Industrielle Nachhaltige Chemie' ab, einschließlich Definitionen zur Nachhaltigkeit, Wasserstoffwirtschaft, CCUS, Kreislaufwirtschaft und Quantifizierungsmethoden wie LCA.

Nachhaltigkeit (Brundtland-Definition)

Die Befriedigung der Bedürfnisse der Gegenwart, ohne die Fähigkeit künftiger Generationen zu gefährden, ihre eigenen Bedürfnisse zu befriedigen.

OECD-Definition der nachhaltigen Chemie

Ein wissenschaftliches Konzept, das darauf abzielt, die Effizienz der Nutzung natürlicher Ressourcen zur Deckung des menschlichen Bedarfs an chemischen Produkten und Dienstleistungen zu verbessern.

Grüne Chemie (Framework)

Ein 1998 von Paul Anastas und John Warner entwickeltes Rahmenwerk aus 12 Prinzipien zur Gestaltung umweltfreundlicherer Chemikalien, Prozesse oder Produkte.

REACH

EU-Verordnung zur Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe, in Kraft seit Juni 2007.

SVHC (Substances of Very High Concern)

Besonders besorgniserregende Stoffe unter REACH, die krebserzeugend, mutagen, reproduktionstoxisch (CMR) oder persistent, bioakkumulierbar und toxisch (PBT) sind.

Net-Zero (Netto-Null)

Vermeidung und Umkehrung von Treibhausgasemissionen mit Fokus auf $CO_2$, unter Einsatz technischer Lösungen sowie biologischer Abscheidung aus der Atmosphäre.

Grauer Wasserstoff

Wasserstoff, der aus fossilen Brennstoffen (meist Erdgas via SMR) hergestellt wird, was mit erheblichen $CO_2$-Emissionen verbunden ist.

Blauer Wasserstoff

Grauer Wasserstoff in Kombination mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung ($CCS$) zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen.

Türkiser Wasserstoff

Wasserstoff, der durch Methanpyrolyse gewonnen wird, wobei der Kohlenstoff als fester Ruß (Carbon Black) anfällt.

Grüner Wasserstoff

Wasserstoff, der durch Elektrolyse von Wasser unter Verwendung von Strom aus erneuerbaren Energiequellen erzeugt wird.

Reversible Zellspannung ($E^0_{rev}$)

Die theoretische Mindestspannung für die Wasserelektrolyse unter Standardbedingungen, die bei $1.23\,V$ liegt.

Thermoneutrale Spannung ($E^0_{tn}$)

Die theoretische Spannung ($1.48\,V$), bei der die Elektrolysezelle isotherm arbeitet, da die erzeugte Wärme der Reaktionswärme entspricht.

PEMEL (Proton Exchange Membrane Electrolysis)

Ein Elektrolysetyp, der eine Protonenaustauschmembran zur Trennung der Halbzellen verwendet und unter sauren Bedingungen arbeitet.

SOEL (Solid Oxide Electrolysis)

Hochtemperaturelektrolyse mit sauerstoffionenleitenden Keramikmembranen, die aufgrund der Nutzung von Abwärme und kinetischer Vorteile als besonders effizient gilt.

LOHC (Liquid Organic Hydrogen Carrier)

Flüssige organische Wasserstoffträger, die Wasserstoff durch reversible katalytische Hydrierung und Dehydrierung chemisch binden.

Haber-Bosch-Verfahren

Die industrielle Ammoniaksynthese aus Stickstoff und Wasserstoff: $N_2 + 3 H_2 \rightleftharpoons 2 NH_3$. Reaktionenthalpie $\Delta H_r = -46\,kJ/mol(NH_3)$.

CCUS (Carbon Capture, Utilisation and Storage)

Technologien zur Abscheidung von $CO_2$ aus industriellen Prozessen, gefolgt von Transport, stofflicher Nutzung oder dauerhafter unterirdischer Lagerung.

DAC (Direct Air Capture)

Die direkte Abscheidung von Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft, in der die $CO_2$-Konzentration aktuell bei etwa $427\,ppm$ liegt.

DOC (Direct Ocean Capture)

Vorgang zur Abscheidung von $CO_2$ aus Meerwasser, um die Fähigkeit der Ozeane zur Aufnahme von atmosphärischem $CO_2$ wiederherzustellen.

rWGS (Reverse Water Gas Shift)

Endotherme Reaktion zur Umwandlung von $CO_2$ und $H_2$ in Synthesegas ($CO$ und Wasser): $CO_2 + H_2 \rightleftharpoons CO + H_2O$. $\Delta H = +41\,kJ/mol$.

Dry Reforming of Methane (DRM)

Umwandlung von Methan und $CO_2$ zu Synthesegas: $CH_4 + CO_2 \rightarrow 2 CO + 2 H_2$. $\Delta H^0 = 247.3\,kJ/mol$.

Fischer-Tropsch-Synthese

Großindustrielles Verfahren zur Umwandlung von Synthesegas ($CO$ und $H_2$) in Kohlenwasserstoffe wie Alkane: $n CO + (2n+1) H_2 \rightarrow C_n H_{2n+2} + n H_2O$.

Kreislaufwirtschaft (Circular Economy)

Modell der Produktion und des Konsums, bei dem bestehende Materialien so lange wie möglich geteilt, geleast, wiederverwendet, repariert und recycelt werden.

Mechanisches Recycling

Verarbeitung von Kunststoffabfällen zu Sekundärrohstoffen ohne wesentliche Änderung der chemischen Struktur (primäres und sekundäres Recycling).

Chemisches Recycling (Tertiäres Recycling)

Verfahren wie Depolymerisation oder Pyrolyse, die Kunststoffe in Monomere oder Basenchemikalien zerlegen, um Neuware-Qualität zu erreichen.

Pyrolyse (Kunststoffrecycling)

Thermische Zersetzung von Material in einer sauerstofffreien Umgebung zu flüssigen Produkten (Plastics to Liquid).

Massenbilanzansatz

Methode zur Verfolgung nachhaltiger Rohstoffe in komplexen Produktionsverbünden, bei der die Menge an regenerativem Input den zertifizierten Endprodukten rechnerisch zugewiesen wird.

Hydrotreating

Katalytisches Verfahren in Raffinerien zur Entfernung von Verunreinigungen wie Schwefel ($HDS$), Stickstoff ($HDN$) und Sauerstoff ($HDO$) durch Reaktion mit Wasserstoff.

Lignocellulose

Pflanzliche Biomasse, die hauptsächlich aus Cellulose ($40-50\,wt.\%$), Hemicellulose ($25-35\,wt.\%$) und Lignin ($20-30\,wt.\%$) besteht.

FAME (Fatty Acid Methyl Ester)

Biodiesel, der durch Umesterung von Pflanzenölen oder tierischen Fetten mit Methanol hergestellt wird.

Ceiling-Temperatur ($T_c$)

Kritische Temperatur, bei der die freie Enthalpie der Polymerisation null ist ($\Delta G = 0$) und Polymerisation sowie Depolymerisation im Gleichgewicht stehen.

Ökobilanz (LCA)

Systematische Analyse der Umweltauswirkungen von Produkten oder Prozessen über den gesamten Lebensweg (Cradle-to-Grave oder Cradle-to-Gate).

Treibhauspotenzial (GWP)

Maß für den Beitrag eines Stoffes zum Treibhauseffekt relativ zu $CO_2$ über einen bestimmten Zeithorizont (meist 100 Jahre, GWP100).

Scope 1, 2, 3 Emissionen

Kategorisierung von Treibhausgasen: Scope 1 (direkt aus eigenen Quellen), Scope 2 (indirekt aus zugekaufter Energie), Scope 3 (indirekt entlang der gesamten Wertschöpfungskette).