Degradationsreaktionen

Degradationsreaktionen bezeichnet man in der Chemie als Prozesse, durch die komplexe Moleküle in einfachere Bausteine zerfallen. Solche Reaktionen beeinflussen Stabilität, Eigenschaften und Lebensdauer von Substanzen wie Kunststoffen, Lebensmitteln, Arzneistoffen und Umweltchemikalien. Degradation kann absichtlich erfolgen, etwa zur Abbaubarkeit, oder unbeabsichtigt, z. B. durch Lagerung oder Nutzung.

Man unterscheidet zwischen abiotischen (nichtbiologischen) Degradationsreaktionen und biodegradativen Reaktionen. Zu den wichtigsten abioten Mechanismen gehören hydrolytische Degradation (Wasser greift Bindungen wie Ester oder Amide an), oxidative Degradation (Radikale, meist OH•, initiieren Zerstörung von Bindungen), Photodegradation (Licht erzeugt Radikale) und thermische Degradation (Bond-Breaking durch Hitze). In Polymeren treten häufig Kettenabbruch (Minderung der Molekularmasse) und Vernetzung als Folge auf.

Biodegradation erfolgt durch Enzyme und Mikroorganismen, die Substanzen in einfachere Verbindungen oder mineralisieren sie zu CO2, H2O und Biomasse. Umweltfaktoren wie Temperatur, Feuchtigkeit, pH-Wert, Sauerstoffgehalt und Verfügbarkeit von Mikroorganismen bestimmen das Tempo der Degradation. Zusatzstoffe wie Antioxidantien oder UV-Stabilisatoren können den Prozess verzögern; andere Materialien sind so konzipiert, dass sie schneller abbaubar sind.

Zur Quantifizierung dienen Ratenkonstanten, Halbwertszeiten oder Modelle der Reaktionskinetik. Das Verständnis von Degradationsreaktionen ist wesentlich für die Materialauslegung, Umweltverträglichkeitsbeurteilung, Recycling, Lagerung und Sicherheit von Produkten.