Reduktionsverfahren

Reduktionsverfahren bezeichnet Verfahren, die darauf abzielen, eine Substanz durch Aufnahme von Elektronen oder durch Abgabe von Sauerstoff zu reduzieren. In der Chemie bedeutet dies meist eine Verringerung des Oxidationszustands eines Elements. In der Praxis erfolgt dies häufig durch Reduktionsmittel, Elektronenübertragung oder Wasserstoffaufnahme. In der Metallurgie dienen Reduktionsverfahren der Gewinnung von Metallen aus Oxiden, Erzen oder Mineralien durch Abspaltung von Sauerstoff oder anderen Elementen.

Zu den chemischen Reduktionsmethoden gehören chemische Reduktion durch Reduktionsmittel wie Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlenstoff oder metallische Reduktionsmittel sowie elektrochemische Reduktion durch Elektronenübertragung. Organische Reduktionsmethoden umfassen Hydrierungen (Addition von H2 an Mehrfachbindungen), Hydrodehalogenierungen und spezielle Reaktionen wie die Birch-Reduktion. In der Umwelttechnik spielt auch die reductive Dehalogenierung eine Rolle, bei der Halogenverbindungen durch Elektronen- oder Hydridübertragung reduziert werden.

Industriell ist das Reduktionsverfahren zentral für die Metallherstellung. In der Eisen- und Stahlerzeugung werden Erze wie Fe2O3 mit Kohlenstoffreduktionsmitteln (Koks) bei hohen Temperaturen reduziert: Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO2. Eine weitere wichtige Methode ist die elektrochemische Reduktion, etwa im Hall-Héroult-Prozess zur Gewinnung von Aluminium durch Elektrolyse von Aluminiumsalzen in geschmolzenem Fluoridgemisch. Generell bestimmen Temperatur, Druck, Reduktionsmittel, Elektrolyten und Katalysatoren den Verlauf der Reaktionen.

Vor- und Nachteile von Reduktionsverfahren hängen von Reaktionsgeschwindigkeit, Energiebedarf, Reinheit des Endprodukts und Umweltaspekten ab. Modernes Engineering zielt darauf ab, Reduktionsprozesse effizienter, selektiver und weniger energieintensiv zu gestalten, etwa durch fortschrittliche Elektrolyte, neue Reduktionsmittel oder katalytische Systeme.