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2026-07-27T14:32:03Z

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= Nachhaltige Chemie - Chemie =

{{BR}}
= Einleitung =

'''Nachhaltige Chemie''' – häufig auch [[Grüne Chemie|grüne Chemie]] genannt – entwickelt Stoffe, Produkte und Verfahren so, dass möglichst wenig Abfall entsteht, wenig Energie verbraucht wird und Risiken für Mensch und Umwelt von Anfang an vermieden werden. Es geht also nicht nur darum, Schadstoffe nachträglich zu filtern. Besser ist es, ihre Entstehung bereits bei der Planung einer Reaktion zu verhindern.

Du lernst in diesem aiMOOC, chemische Prozesse nicht nur nach Ausbeute und Geschwindigkeit zu beurteilen. Du prüfst zusätzlich Rohstoffe, Energiebedarf, Gefahren, Nebenprodukte, Wiederverwendung und den gesamten [[Lebenszyklus]] eines Produkts. Das Thema verbindet [[Chemie]], [[Umweltschutz]], [[Kreislaufwirtschaft]], [[Technik]] und [[Nachhaltigkeit]].

[[Datei:Green tubes.jpg|500px|rahmenlos|center]]

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=X8yJ5jVv4co |500|center}}

{{BR}}
== Lernziele ==

Nach der Bearbeitung kannst Du:

# [[Nachhaltige Chemie]] erklären und von [[Umweltchemie]] unterscheiden.
# wichtige Prinzipien nachhaltiger chemischer Prozesse anwenden.
# [[Atomökonomie]], [[Ausbeute]] und [[E-Faktor]] unterscheiden.
# die Rolle von [[Katalysator|Katalysatoren]], sicheren Lösungsmitteln und erneuerbaren Rohstoffen beurteilen.
# Produkte entlang ihres Lebenszyklus vergleichen und Zielkonflikte begründen.
# Vorschläge für nachhaltigeres Arbeiten im Chemieunterricht entwickeln.

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= Was bedeutet nachhaltige Chemie? =

Nachhaltige Chemie betrachtet ein chemisches Produkt als Teil eines Systems. Dazu gehören die Gewinnung der Rohstoffe, die Herstellung, der Transport, die Nutzung und das Ende der Nutzung. Ein Stoff ist deshalb nicht allein dadurch nachhaltig, dass er aus Pflanzen hergestellt wird. Auch Flächenbedarf, Wasserverbrauch, Energie, Transportwege, Giftigkeit und Recycling müssen betrachtet werden.

'''Grüne Chemie''' konzentriert sich besonders auf die Gestaltung sicherer und ressourcenschonender Stoffe und Reaktionen. '''Nachhaltige Chemie''' bezieht darüber hinaus oft gesellschaftliche, wirtschaftliche und langfristige Folgen ein. Im Schulunterricht werden beide Begriffe häufig gemeinsam verwendet.

'''Umweltchemie''' untersucht dagegen, wie Stoffe in Luft, Wasser und Boden vorkommen, sich verteilen, umwandeln und auf Lebewesen wirken. Nachhaltige Chemie versucht, problematische Stoffströme bereits vorher zu vermeiden.<ref>[https://de.wikipedia.org/wiki/Gr%C3%BCne_Chemie Wikipedia: Grüne Chemie]</ref>

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=x7vrDRBD8kM |500|center}}

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== Vom Reparieren zum Vermeiden ==

Frühere Umweltschutzmaßnahmen setzten oft am Ende einer Produktion an: Abgase wurden gereinigt, Abwasser behandelt und Abfälle entsorgt. Nachhaltige Chemie fragt früher:

# Kann ein gefährlicher Ausgangsstoff ersetzt werden?
# Kann die Reaktion bei niedrigerer Temperatur ablaufen?
# Kann ein Katalysator Nebenprodukte vermeiden?
# Kann das Produkt nach der Nutzung zerlegt, recycelt oder sicher abgebaut werden?

Dieses Denken nennt man auch '''Design für Nachhaltigkeit'''. Die Umweltwirkung wird nicht nur nach der Reaktion, sondern bereits bei der Planung berücksichtigt.

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= Grundprinzipien der grünen Chemie =

Paul Anastas und John C. Warner formulierten zwölf bekannte Prinzipien der grünen Chemie. Sie sind kein starres Punktesystem, sondern ein Leitfaden für Forschung, Industrie und Unterricht.

[[Datei:12 Principles of Green Chemistry proposed by Anastas and Warner.jpg|600px|rahmenlos|center]]

{| class="wikitable"
! Prinzip
! Bedeutung für die Praxis
|-
| '''Abfall vermeiden'''
| Abfall soll möglichst gar nicht erst entstehen.
|-
| '''Hohe Atomökonomie'''
| Möglichst viele Atome der Ausgangsstoffe sollen im gewünschten Produkt landen.
|-
| '''Weniger gefährliche Synthesen'''
| Reaktionswege sollen Stoffe mit geringer Giftigkeit verwenden und erzeugen.
|-
| '''Sichere Produkte'''
| Ein Produkt soll wirken, aber Mensch und Umwelt möglichst wenig gefährden.
|-
| '''Sichere Hilfsstoffe'''
| Lösungsmittel und Trennmittel sollen vermieden oder sicher ausgewählt werden.
|-
| '''Energieeffizienz'''
| Reaktionen bei niedriger Temperatur und möglichst geringem Druck sind oft günstiger.
|-
| '''Erneuerbare Rohstoffe'''
| Nachwachsende Quellen können fossile Rohstoffe ersetzen, wenn ihr Anbau nachhaltig ist.
|-
| '''Wenige Zwischenschritte'''
| Schutzgruppen und unnötige Umwandlungen erhöhen Stoff- und Energieverbrauch.
|-
| '''Katalyse'''
| Katalysatoren können Reaktionen gezielter und energiesparender machen.
|-
| '''Abbaubarkeit planen'''
| Produkte sollen nach ihrer Nutzung zu möglichst harmlosen Stoffen zerfallen.
|-
| '''Echtzeitkontrolle'''
| Messungen während des Prozesses sollen Fehler und Schadstoffbildung früh erkennen.
|-
| '''Unfälle vermeiden'''
| Stoffe und Bedingungen sollen Brand, Explosion und Freisetzung möglichst unwahrscheinlich machen.
|}

Nicht jedes Prinzip kann gleichzeitig vollständig erfüllt werden. Deshalb ist eine begründete Gesamtbewertung wichtiger als ein einzelnes Schlagwort wie „bio“, „recycelt“ oder „lösungsmittelfrei“.

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= Messen statt nur behaupten =

Nachhaltigkeit lässt sich nicht mit einer einzigen Zahl beschreiben. Einige Kennwerte helfen jedoch, chemische Reaktionen zu vergleichen.

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== Ausbeute ==

Die [[Ausbeute]] zeigt, wie viel Produkt tatsächlich im Vergleich zur theoretisch möglichen Menge gewonnen wurde:

<math>\text{Ausbeute}=\frac{\text{tatsächliche Produktmenge}}{\text{theoretisch mögliche Produktmenge}}\cdot 100\,\%</math>

Eine hohe Ausbeute ist gut, sagt aber noch nicht, wie viel Abfall entstanden ist. Eine Reaktion kann 95 Prozent Ausbeute besitzen und trotzdem viele Nebenprodukte, Lösungsmittel oder Waschflüssigkeiten benötigen.

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== Atomökonomie ==

Die [[Atomökonomie]] betrachtet die Reaktionsgleichung. Sie fragt, welcher Anteil der Atome aus den Edukten im gewünschten Produkt enthalten ist:

<math>\text{Atomökonomie}=\frac{M(\text{gewünschtes Produkt})}{\sum M(\text{eingesetzte Edukte})}\cdot 100\,\%</math>

Dabei steht <math>M</math> für die molare Masse. Eine Additionsreaktion kann eine sehr hohe Atomökonomie besitzen, weil alle Atome in einem Produkt zusammengeführt werden. Bei einer Substitution entsteht häufig zusätzlich ein Salz oder ein anderes Nebenprodukt.

[[Datei:Atom economy V3.svg|600px|rahmenlos|center]]

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=Zuyk4hfbjSA |500|center}}

'''Beispiel:'''

Bei der Reaktion

<math>\mathrm{C_2H_4 + H_2 \rightarrow C_2H_6}</math>

gehen alle Atome der Edukte in das gewünschte Produkt Ethan über. Die theoretische Atomökonomie beträgt daher 100 Prozent. Das bedeutet noch nicht automatisch, dass der gesamte industrielle Prozess nachhaltig ist. Herkunft des Wasserstoffs, Temperatur, Druck, Katalysator und tatsächliche Ausbeute bleiben wichtig.

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== E-Faktor ==

Der [[E-Faktor]] setzt die Masse des entstehenden Abfalls zur Masse des Produkts ins Verhältnis:

<math>E=\frac{m(\text{Abfall})}{m(\text{Produkt})}</math>

Ein kleiner E-Faktor ist meist günstiger. Die Aussage hängt aber davon ab, welche Stoffströme als Abfall mitgerechnet werden. Deshalb müssen bei Vergleichen dieselben Systemgrenzen gelten.<ref>[https://de.wikipedia.org/wiki/Metriken_der_gr%C3%BCnen_Chemie Wikipedia: Metriken der grünen Chemie]</ref>

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= Katalyse und Energie =

Ein [[Katalysator]] ermöglicht einen Reaktionsweg mit geringerer [[Aktivierungsenergie]]. Dadurch kann eine Reaktion schneller oder bei milderen Bedingungen ablaufen. Der Katalysator wird im Reaktionszyklus zurückgebildet, kann aber in der Praxis altern, verunreinigt werden oder verloren gehen.

[[Datei:Catalyst Energy Diagram.png|500px|rahmenlos|center]]

Katalyse kann mehrere Nachhaltigkeitsvorteile verbinden:

# geringerer Energiebedarf,
# höhere Selektivität,
# weniger Nebenprodukte,
# kleinere Mengen an Hilfsstoffen.

Trotzdem ist auch der Katalysator zu bewerten. Seltene Metalle, aufwendige Herstellung oder schwierige Rückgewinnung können Nachteile verursachen. [[Enzym|Enzyme]] sind biologische Katalysatoren. Sie arbeiten oft sehr selektiv und unter milden Bedingungen, reagieren aber empfindlich auf Temperatur, pH-Wert und bestimmte Lösungsmittel.

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= Lösungsmittel und Hilfsstoffe =

In vielen Synthesen besteht der größte Massenanteil nicht aus dem eigentlichen Reaktionspartner, sondern aus [[Lösungsmittel|Lösungsmitteln]], Waschflüssigkeiten und Trennmitteln. Nachhaltige Chemie versucht daher:

# Lösungsmittel zu vermeiden,
# kleinere Mengen einzusetzen,
# Lösungsmittel zurückzugewinnen,
# gefährliche Stoffe durch sicherere Alternativen zu ersetzen.

Wasser ist nicht automatisch das beste Lösungsmittel. Es kann viel Energie zum Erwärmen oder Verdampfen benötigen und verunreinigtes Abwasser erzeugen. Auch sogenannte biobasierte Lösungsmittel müssen hinsichtlich Entflammbarkeit, Giftigkeit, Abbaubarkeit und Herstellung geprüft werden.

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= Erneuerbare Rohstoffe =

[[Nachwachsender Rohstoff|Nachwachsende Rohstoffe]] stammen beispielsweise aus Pflanzen, Restholz, Stroh, Algen oder biologischen Abfällen. Sie können Kohlenstoff liefern, der sonst aus Erdöl oder Erdgas stammen würde.

[[Datei:First and Second Generation Bioethanol Production by Alcoholic Fermentation.gif|600px|rahmenlos|center]]

Ein Beispiel ist die Herstellung von [[Ethanol]] durch [[Gärung]]. Zuckerhaltige Rohstoffe lassen sich vergleichsweise direkt vergären. Bei Stroh und Holz müssen Cellulose und andere Bestandteile zunächst aufgeschlossen werden. Das kostet Energie und benötigt zusätzliche Prozessschritte.

[[Datei:Types of biomass with potential to be used in renewable-H2 production.webp|600px|rahmenlos|center]]

'''Wichtig:''' „Nachwachsend“ bedeutet nicht automatisch „nachhaltig“. Eine gute Bewertung berücksichtigt Landnutzung, Dünger, Wasser, Biodiversität, Transport, Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion und die Möglichkeit, Reststoffe zu nutzen.

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= Kreislaufwirtschaft und Produktdesign =

In einer [[Kreislaufwirtschaft]] sollen Produkte möglichst lange genutzt, repariert, wiederverwendet und stofflich verwertet werden. Chemie spielt dabei eine zentrale Rolle: Materialien müssen trennbar, identifizierbar und recycelbar gestaltet sein.

[[Datei:Cycle de vie economie circulaire.svg|600px|rahmenlos|center]]

{{BR}}
== Mechanisches und chemisches Recycling ==

Beim '''mechanischen Recycling''' werden Kunststoffe sortiert, gereinigt, zerkleinert und erneut verarbeitet. Die Polymerketten bleiben weitgehend erhalten. Verunreinigungen und gemischte Kunststoffarten erschweren den Prozess.

[[Datei:Materials recovery facility 2.jpg|600px|rahmenlos|center]]

[[Datei:Bales of PET bottles.jpg|600px|rahmenlos|center]]

Beim '''chemischen Recycling''' werden Polymere in kleinere Moleküle oder Ausgangsbausteine zerlegt. Daraus können neue Stoffe entstehen. Solche Verfahren können gemischte oder stark gealterte Materialien nutzbar machen, benötigen aber häufig mehr Energie und zusätzliche Chemikalien. Ob sie nachhaltiger sind, muss für den konkreten Prozess geprüft werden.

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== Biokunststoffe ==

Der Begriff [[Biokunststoff]] kann zwei verschiedene Eigenschaften meinen:

# Der Kunststoff besteht ganz oder teilweise aus biobasierten Rohstoffen.
# Der Kunststoff ist unter festgelegten Bedingungen biologisch abbaubar.

Beides ist nicht identisch. Ein biobasierter Kunststoff kann sehr langlebig sein. Ein biologisch abbaubarer Kunststoff kann auch fossile Bestandteile enthalten. Außerdem zerfallen viele kompostierbare Kunststoffe nur in industriellen Anlagen zuverlässig. Eine klare Kennzeichnung und passende Sammelstruktur sind deshalb entscheidend.

{{BR}}
= Sicherheit als Teil der Nachhaltigkeit =

Eine nachhaltige Reaktion schützt nicht nur die Umwelt, sondern auch Menschen im Labor und in der Produktion. Gefährliche Stoffe sollen möglichst ersetzt werden. Wo das nicht möglich ist, werden Mengen verkleinert, geschlossene Apparaturen genutzt und Risiken kontrolliert.

[[Datei:Laboratory protection goggles-blue.jpg|500px|rahmenlos|center]]

Im Chemieunterricht gelten immer die Anweisungen der Lehrkraft, die [[Gefahrstoffkennzeichnung]], die Betriebsanweisung und die persönliche Schutzausrüstung. Experimente werden nur mit freigegebenen Stoffen und unter Aufsicht durchgeführt.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=DWSymRPCDN4 |500|center}}

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= Beispiele aus Alltag und Technik =

{{BR}}
== Waschmittel ==

Enzyme in Waschmitteln können Flecken bei niedrigeren Temperaturen abbauen. Dadurch lässt sich beim Waschen Energie sparen. Gleichzeitig müssen Inhaltsstoffe, Dosierung, Gewässerwirkung, Verpackung und Waschgewohnheiten berücksichtigt werden.

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== Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel ==

[[Wasserstoffperoxid]] kann bei manchen Reaktionen ein günstiges Oxidationsmittel sein, weil als Nebenprodukt Wasser entstehen kann. Trotzdem ist konzentriertes Wasserstoffperoxid gefährlich und muss sicher gehandhabt werden. Entscheidend sind Konzentration, Reaktionsweg, Katalysator und Prozesskontrolle.

{{BR}}
== Farben und Lacke ==

Wasserbasierte Lacke können den Einsatz flüchtiger organischer Lösungsmittel verringern. Ihre Gesamtbewertung hängt jedoch auch von Bindemitteln, Pigmenten, Haltbarkeit, Trocknungsenergie und Entsorgung ab.

{{BR}}
== Arzneimittel ==

Bei der Herstellung von [[Arzneimittel|Arzneimitteln]] sind oft viele Reaktions- und Reinigungsschritte nötig. Selektive Katalysatoren, geringere Lösungsmittelmengen und kürzere Synthesewege können große Abfallmengen vermeiden. Gleichzeitig müssen Wirksamkeit, Reinheit und Patientensicherheit erhalten bleiben.

{{BR}}
= Zielkonflikte und Greenwashing =

Nachhaltige Chemie besteht selten aus einer einfachen Ja-Nein-Entscheidung. Typische Zielkonflikte sind:

# Ein Material ist gut recycelbar, benötigt aber viel Energie bei der Herstellung.
# Ein biobasierter Rohstoff ist erneuerbar, beansprucht aber Ackerfläche und Wasser.
# Ein langlebiger Kunststoff spart Material, bleibt aber lange in der Umwelt, wenn er falsch entsorgt wird.
# Ein Katalysator senkt die Reaktionstemperatur, enthält aber ein seltenes Metall.

Von [[Greenwashing]] spricht man, wenn ein Produkt umweltfreundlicher dargestellt wird, als es nachprüfbare Daten rechtfertigen. Verlässliche Aussagen nennen Kriterien, Systemgrenzen, Vergleichsprodukt und Messdaten. Ein einzelnes grünes Symbol ersetzt keine [[Ökobilanz]].

{{BR}}
== Prüffragen für nachhaltige Produkte ==

{| class="wikitable"
! Prüffrage
! Chemischer Hintergrund
|-
| Woher stammen die Rohstoffe?
| Fossil, erneuerbar, recycelt oder aus Reststoffen
|-
| Welche Stoffe sind gefährlich?
| Giftigkeit, Ätzwirkung, Entflammbarkeit und Umweltwirkung
|-
| Wie viel Energie wird benötigt?
| Temperatur, Druck, Trennung, Trocknung und Transport
|-
| Welche Nebenprodukte entstehen?
| Atomökonomie, Selektivität und E-Faktor
|-
| Wie lange wird das Produkt genutzt?
| Haltbarkeit, Reparierbarkeit und Mehrfachnutzung
|-
| Was geschieht nach der Nutzung?
| Wiederverwendung, Recycling, Abbau oder Entsorgung
|}

{{BR}}
= Nachhaltige Chemie im Schullabor =

Auch kleine Veränderungen können chemisches Arbeiten nachhaltiger machen:

# Versuche im [[Mikromaßstab]] durchführen.
# Stoffmengen genau planen und unnötige Überschüsse vermeiden.
# weniger gefährliche Stoffe bevorzugen.
# Lösungen nur herstellen, wenn sie benötigt werden.
# Abfälle korrekt trennen und beschriften.
# Energiequellen nur so lange wie nötig einschalten.
# Messdaten digital oder beidseitig dokumentieren.

Ein nachhaltiger Versuch bleibt ein sicherer Versuch. Stoffe werden niemals eigenmächtig ersetzt, gemischt oder entsorgt.

{{BR}}
= Interaktive Aufgaben =

{{BR}}
== Quiz: Teste Dein Wissen ==

{{MC}}

'''Was ist ein Hauptziel nachhaltiger Chemie?'''
(Umwelt- und Gesundheitsgefahren bereits bei der Planung zu vermeiden)
(!Schadstoffe erst nach der Produktion zu verdünnen)
(!Möglichst viele verschiedene Stoffe einzusetzen)
(!Jede Reaktion bei sehr hoher Temperatur durchzuführen)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was beschreibt die Atomökonomie?'''
(Den Anteil der Eduktatome im gewünschten Produkt)
(!Die Geschwindigkeit einer Reaktion)
(!Die Farbe eines Produkts)
(!Die Zahl der Laborgeräte)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Aussage über Katalysatoren ist richtig?'''
(Sie ermöglichen einen Reaktionsweg mit geringerer Aktivierungsenergie)
(!Sie erhöhen immer die Reaktionstemperatur)
(!Sie werden grundsätzlich vollständig verbraucht)
(!Sie machen jede Reaktion ungefährlich)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was bedeutet ein kleiner E-Faktor?'''
(Im Verhältnis zur Produktmasse entsteht wenig Abfall)
(!Die Reaktion besitzt keine Edukte)
(!Das Produkt ist immer biologisch abbaubar)
(!Die Ausbeute beträgt automatisch null Prozent)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Aussage über nachwachsende Rohstoffe trifft zu?'''
(Sie müssen zusätzlich nach Landnutzung und Energiebedarf bewertet werden)
(!Sie sind immer ohne Umweltwirkung)
(!Sie dürfen nur aus Erdöl bestehen)
(!Sie können nicht chemisch umgewandelt werden)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was ist mechanisches Recycling?'''
(Sortieren, Reinigen und erneutes Verarbeiten eines Materials)
(!Vollständiges Verbrennen ohne Energienutzung)
(!Verdünnen von Kunststoff mit Wasser)
(!Herstellen eines Metalls aus Luft)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Aussage zu Biokunststoffen ist richtig?'''
(Biobasiert und biologisch abbaubar sind verschiedene Eigenschaften)
(!Jeder Biokunststoff zerfällt sofort im Wald)
(!Jeder Biokunststoff besteht vollständig aus Erdöl)
(!Biokunststoffe müssen nie gesammelt werden)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Warum ist eine hohe Ausbeute allein kein Beweis für Nachhaltigkeit?'''
(Sie berücksichtigt Abfall, Gefahren und Energie nicht vollständig)
(!Sie kann niemals berechnet werden)
(!Sie beschreibt nur die Farbe der Edukte)
(!Sie ist immer kleiner als die Atomökonomie)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was gehört zu einer Lebenszyklusbetrachtung?'''
(Rohstoffgewinnung, Herstellung, Nutzung und Ende der Nutzung)
(!Nur das Etikett eines Produkts)
(!Nur die Reaktionsdauer im Labor)
(!Nur der Verkaufspreis)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Woran erkennst Du eine belastbare Nachhaltigkeitsaussage?'''
(Sie nennt Kriterien, Daten und einen nachvollziehbaren Vergleich)
(!Sie verwendet ausschließlich die Farbe Grün)
(!Sie enthält keine überprüfbaren Angaben)
(!Sie verspricht völlige Wirkungslosigkeit auf die Umwelt)

{{E}}
<br>

{{BR}}
== Memory ==

<div class="memo-quiz">
{|
|-
| Atomökonomie || Anteil der Eduktatome im gewünschten Produkt
|-
| Katalysator || senkt die Aktivierungsenergie eines Reaktionswegs
|-
| E-Faktor || Verhältnis von Abfallmasse zu Produktmasse
|-
| Biomasse || erneuerbares biologisches Ausgangsmaterial
|-
| Abbaubarkeit || geplanter Zerfall nach der Nutzung
|-
| Lebenszyklus || Weg vom Rohstoff bis zum Nutzungsende
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== Drag and Drop ==

<div class="lueckentext-quiz">

{| class="wikitable"
! Ordne die richtigen Begriffe zu.
! Nachhaltigkeitsprinzip
|-
| '''Abfallvermeidung'''
| Nebenprodukte möglichst gar nicht entstehen lassen
|-
| '''Katalyse'''
| Reaktionsweg mit geringerer Aktivierungsenergie ermöglichen
|-
| '''Atomökonomie'''
| möglichst viele Eduktatome in das Zielprodukt übernehmen
|-
| '''Erneuerbare Rohstoffe'''
| geeignete nachwachsende oder biogene Quellen nutzen
|-
| '''Abbaubarkeit'''
| sicheren Zerfall nach der Nutzung einplanen

|}
{{E}}

<br>
...
<br />

{{BR}}
== Kreuzworträtsel ==

<div class="kreuzwort-quiz">
{|
|-
| Katalysator || Welcher Stoff ermöglicht einen Reaktionsweg mit geringerer Aktivierungsenergie?
|-
| Biomasse || Wie heißt biologisches Material, das als Rohstoff dienen kann?
|-
| Lösungsmittel || Welcher Hilfsstoff löst andere Stoffe und macht oft einen großen Teil der Prozessmasse aus?
|-
| Kreislauf || Welches Wort bezeichnet die wiederholte Nutzung von Materialien?
|-
| Atomökonomie || Welche Kennzahl beschreibt den Anteil der Eduktatome im Zielprodukt?
|-
| Abfall || Was soll nach dem ersten Prinzip grüner Chemie möglichst vermieden werden?
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== LearningApps ==

<iframe> https://learningapps.org/index.php?s=Nachhaltige+Chemie+Chemie </iframe>

{{BR}}
== Lückentext ==

<quiz display=simple>
{'''Vervollständige den Text.'''<br>
|type="{}"}
Nachhaltige Chemie versucht Gefahren bereits bei der { Planung } von Stoffen und Verfahren zu vermeiden. Die { Atomökonomie } beschreibt den Anteil der Eduktatome im gewünschten Produkt. Ein { Katalysator } kann die Aktivierungsenergie eines Reaktionswegs senken. Der { E-Faktor } setzt die Abfallmasse zur Produktmasse ins Verhältnis. Nachwachsende Rohstoffe müssen auch nach ihrer { Landnutzung } bewertet werden. Beim mechanischen Recycling bleiben die { Polymerketten } weitgehend erhalten. Biobasiert und biologisch { abbaubar } bedeuten nicht dasselbe. Eine Lebenszyklusbetrachtung beginnt bei der { Rohstoffgewinnung }. Im Schullabor verringert der { Mikromaßstab } den Stoffverbrauch. Belastbare Nachhaltigkeitsaussagen benötigen nachvollziehbare { Daten }.
</quiz>

<br>

{{BR}}
= Offene Aufgaben =

{{BR}}
=== Leicht ===

# [[Produktcheck]]: Wähle ein Alltagsprodukt aus dem Haushalt und notiere Rohstoff, Verpackung, Nutzung und Entsorgung.
# [[Gefahrensymbole]]: Fotografiere oder zeichne drei Gefahrensymbole und erkläre, welche Schutzmaßnahmen daraus folgen.
# [[Kreislaufwirtschaft]]: Gestalte ein Schaubild zum Lebensweg einer PET-Flasche.
# [[Mikromaßstab]]: Entwickle ein Poster mit fünf Regeln für ressourcenschonendes Arbeiten im Chemieraum.

{{BR}}
=== Standard ===

# [[Atomökonomie]]: Vergleiche zwei vorgegebene Reaktionsgleichungen und begründe, welche eine höhere Atomökonomie erwarten lässt.
# [[Lösungsmittel]]: Recherchiere drei Lösungsmittel und erstelle eine Tabelle zu Gefahren, Siedepunkt, Rückgewinnung und möglichen Alternativen.
# [[Biokunststoff]]: Produziere einen kurzen Erklärfilm über den Unterschied zwischen biobasiert und biologisch abbaubar.
# [[Interview]]: Befrage eine Fachkraft aus Schule, Apotheke, Labor oder Betrieb zur Vermeidung chemischer Abfälle.

{{BR}}
=== Schwer ===

# [[Ökobilanz]]: Vergleiche Papierbeutel, Mehrwegbeutel und Kunststoffbeutel anhand selbst gewählter Systemgrenzen.
# [[Versuchsplanung]]: Entwirf unter Anleitung eine mikroskalige Variante eines bekannten Schulversuchs und begründe jede Änderung.
# [[Greenwashing]]: Analysiere eine Werbeaussage zu einem „grünen“ Produkt und formuliere überprüfbare Rückfragen.
# [[Katalyse]]: Entwickle ein Modell oder eine Animation, die Energieprofile einer katalysierten und einer unkatalysierten Reaktion vergleicht.

{{:Offene Aufgabe - MOOC erstellen}}

{{BR}}
= Lernkontrolle =

# [[Prozessvergleich]]: Zwei Synthesen liefern dasselbe Produkt. Verfahren A hat eine höhere Ausbeute, Verfahren B eine bessere Atomökonomie. Entwickle Kriterien für eine begründete Entscheidung.
# [[Rohstoffbewertung]]: Beurteile, unter welchen Bedingungen ein pflanzlicher Rohstoff nachhaltiger als ein fossiler Rohstoff sein kann.
# [[Recyclingstrategie]]: Entscheide für einen verschmutzten Kunststoffstrom zwischen mechanischem Recycling, chemischem Recycling und energetischer Nutzung. Begründe notwendige Daten und Unsicherheiten.
# [[Katalysatorbewertung]]: Erkläre, warum ein seltener Metallkatalysator trotz Energieeinsparung problematisch sein kann, und schlage Verbesserungen vor.
# [[Produktdesign]]: Entwickle Anforderungen an eine nachhaltigere Getränkeverpackung und ordne sie den Prinzipien der grünen Chemie zu.
# [[Systemgrenze]]: Zeige an einem Beispiel, wie sich eine Nachhaltigkeitsbewertung verändert, wenn nur die Fabrik oder der gesamte Lebenszyklus betrachtet wird.

<br>
<br>

{{BR}}
= Lernnachweis =

Für einen Lernnachweis zu diesem Thema sind besonders wichtig:

# Du erklärst nachhaltige Chemie mit eigenen Worten und grenzt sie von Umweltchemie ab.
# Du wendest mindestens fünf Prinzipien der grünen Chemie auf ein Beispiel an.
# Du berechnest oder deutest Ausbeute, Atomökonomie und E-Faktor korrekt.
# Du beurteilst Rohstoffe, Energie, Gefahren, Nebenprodukte und Nutzungsende gemeinsam.
# Du erkennst Zielkonflikte und begründest Entscheidungen mit transparenten Kriterien.
# Du entwickelst einen realistischen Verbesserungsvorschlag für Produkt, Versuch oder Verfahren.
# Du dokumentierst Quellen, Annahmen, Systemgrenzen und Unsicherheiten nachvollziehbar.

<br>
<br>

{{BR}}
= OERs zum Thema =

<iframe> https://de.m.wikipedia.org/wiki/Gr%C3%BCne_Chemie </iframe>

<br>

[[Datei:Circular Economy Explained.webm|600px|center]]

{{BR}}
== Weitere freie Medien und Vertiefungen ==

# [https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Green_chemistry Wikimedia Commons: Green chemistry]
# [https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Recycling Wikimedia Commons: Recycling]
# [https://de.wikipedia.org/wiki/Atom%C3%B6konomie Wikipedia: Atomökonomie]
# [https://de.wikipedia.org/wiki/E-Faktor Wikipedia: E-Faktor]
# [https://de.wikipedia.org/wiki/Kreislaufwirtschaft Wikipedia: Kreislaufwirtschaft]

{{BR}}
= Verknüpfte Lernbereiche =

{| align=center
{{:D-Tab}}
'''[[Nachhaltige Chemie]]'''
# [[Grüne Chemie]]
# [[Atomökonomie]]
# [[E-Faktor]]
# [[Katalyse]]
# [[Aktivierungsenergie]]
# [[Lösungsmittel]]
# [[Nachwachsender Rohstoff]]
# [[Biokunststoff]]
# [[Recycling]]
# [[Kreislaufwirtschaft]]
# [[Ökobilanz]]
# [[Gefahrstoff]]
|}

[[Kategorie:Chemie]]
[[Kategorie:Nachhaltigkeit]]
[[Kategorie:Umweltschutz]]
[[Kategorie:Kreislaufwirtschaft]]
[[Kategorie:Sekundarstufe I]]
[[Kategorie:Sekundarstufe II]]
[[Kategorie:Klasse 8-10]]
[[Kategorie:Klasse 11-13]]

{{BR}}
= aiMOOC-Projekte =
[[Kategorie:AI_MOOC]] [[Kategorie:GPT aiMOOC]]
{{MT}}

Nachhaltige Chemie - Chemie - Versionsgeschichte

Glanz: aiMOOC über GPT aiMOOC Action erstellt