materialbalanse

Materialbalanse, også kjent som mass balance, er en metode innen prosess- og miljøingeniørfag som sikrer at materie blir riktig tatt i betraktning innenfor et definert kontrollvolum. Den er basert på loven om bevaring av masse: total masse i et lukket system er konstant når ingen kjemiske reaksjoner foregår, og i åpne systemer må innkommende og utgående masse tas i betraktning. I praksis kan man skrive balanse for hele systemet eller for hver komponent og fase, og man må skille mellom balanse som involverer reaksjon og balanse som ikke gjør det.

Metoden går ut på å definere et kontrollvolum, identifisere alle inn- og utstrømninger, og eventuelt akkumulering samt generering eller forbruk som følger av kjemiske reaksjoner eller faseforandringer. For hver komponent i systemet settes en egen balanse: innmasser minus utmasser pluss generering minus forbruk er lik akkumulering i volumet. Ved steady state er akkumuleringen null. For reaksjoner følger man stoikiometri og bruker summen av inn- og utstrømninger sammen med reaksjonrater for å beregne masseflyten av hver komponent.

Anvendelser omfatter prosessdesign og optimalisering av reaksjons- og separasjonsanlegg, vann- og avfallsbehandling, samt miljømodellering der man estimerer materialstrømmer og lagerbeholdning. Viktige praktiske hensyn inkluderer nøyaktighet i målinger, tap gjennom lekkasjer og feil, og behovet for masse-lukkhet. En god materialebalanse gjør det mulig å identifisere effektivitet, bruke riktig operasjon og dokumentere ressursbruk.