stoffbilanz

Stoffbilanz, auch bekannt als Massebilanz, ist die systematische Erfassung der Stoffmengen, die in einen definierten Systemteil hinein- oder herausfließen oder dort durch Reaktionen entstehen bzw. verbraucht werden. Sie basiert auf dem Erhaltungsgesetz der Masse und dient dazu, den Materialfluss durch ein System zu beschreiben, zu quantifizieren und zu optimieren. Stoffbilanzen finden Anwendung in der Chemie-, Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und vielen angrenzenden Bereichen.

In der Praxis wird häufig ein Kontrollvolumen (offenes System) betrachtet. Für dieses gilt grob: dN/dt = Σ Einheitenmassenströme − Σ Ausenströme + Σ interne Erzeugung/Verbrauch. Dabei ist N die Menge eines bestimmten Stoffes im System, Ein- und Ausströme beschreiben Massen- oder Stoffströme, und die letzte Summe umfasst Stoffänderungen durch Reaktionen, Phasenwechsel oder andere innerbetriebliche Prozesse. Bei stationärem Betrieb (Gleichgewicht) ist dN/dt = 0, also Σ Einheitenmassenströme = Σ Ausenströme − Σ interne Erzeugung/Verbrauch.

Stoffbilanzen unterscheiden zwischen offenen Systemen mit Stoffaustausch und geschlossenen Systemen ohne Massenaustausch. Wichtige Anwendungen finden sich in der Auslegung von Reaktoren, Trennprozessen, Abwasserreinigung, Emissionsabschätzung und der Modellierung von Stoffkreisläufen in Umwelt sowie Industrie.

Methodisch werden Messdaten, Stoichiometrie und Stoffströme verwendet, um Bilanzgleichungen aufzustellen, zu lösen und Prozesse zu optimieren. Ziel ist eine konsistente Abbildung der Materialflüsse, um Effizienz, Sicherheit und Umweltverträglichkeit zu verbessern.