Zersetzungsprozessen

Zersetzungsprozesse umfassen die Umwandlung komplexer Substanzen in einfachere Verbindungen durch Abbruch chemischer Bindungen. Sie treten in vielen Bereichen auf – von der Chemie und Materialwissenschaft über Biologie und Umwelttechnik bis zur Geologie. Zersetzungsprozesse können chemisch, biologisch oder physikalisch getrieben sein und reichen von einfachen thermischen Zersetzungen bis zu katalytischen oder enzymgetriebenen Abbauvorgängen.

Chemische Zersetzung entsteht typischerweise durch Hitze, Licht oder Reaktion mit Wasser, etwa durch Thermische Zersetzung, Photolyse oder Hydrolyse. Biologische Zersetzung wird durch Mikroorganismen wie Bakterien und Pilze durchgeführt und erfolgt überwiegend enzymatisch, wobei Makromoleküle wie Proteine, Kohlenhydrate und Fette in einfachere Verbindungen zerlegt werden. Beispiele: Die thermische Zersetzung von Kalkstein zu Calciumoxid und CO2; die Spaltung von Wasserstoffperoxid durch Katalase; der Abbau von Polymeren durch Hydrolyse oder oxidative Angriffe, der zur Materialalterung führen kann.

Wichtige Einflussfaktoren sind Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, pH-Wert, Sauerstoffverfügbarkeit sowie vorhandene Katalysatoren oder Enzyme. Die Zersetzungsrate folgt oft einem bestimmten kinetischen Modell, häufig erster Ordnung. Analytisch wird Zersetzung mit Techniken wie Thermogravimetrie (TGA) oder Differential-Scanning-Kalorimetrie (DSC) untersucht, und die Produkte oft mittels GC-MS oder HPLC analysiert. Ökologisch sind Zersetzungsprozesse zentral für den Nährstoffkreislauf, Bodenfruchtbarkeit und die Kompostierung, sie beeinflussen auch die Lebensdauer von Materialien. In Industrie und Umwelttechnik werden Zersetzungsvorgänge genutzt oder kontrolliert, um Stabilität zu bewerten, Recyclingprozesse zu optimieren oder Abfall zu behandeln.