Ressourcen & Materialien: Gewinnung, Verarbeitung & Herausforderungen

Aktuelle Herausforderungen und Ressourcenknappheit

• Ein schnelles und stetiges Bevölkerungswachstum erfordert eine Steigerung der Nahrungsmittelproduktion.
• Metalle werden aus Mineralien gewonnen, deren Reserven endlich sind.
• Holz benötigt eine gewisse Zeit zur Erneuerung.
• Süßwasser ist aufgrund der hohen Nachfrage ein knappes Gut.

Standort und Herkunft von Materialien

Die meisten der verwendeten Materialien werden in Fabriken hergestellt, die Rohstoffe verarbeiten. Andere Materialien werden direkt aus der Natur gewonnen. Informationen über die Lage der hergestellten Materialien finden sich oft in Spezialchemie-Katalogen.

Materialproduktion: Gewinnung und Verarbeitung

Die Beschreibung eines Materials hängt stark von seiner Herkunft ab. Rohmaterialien, die aus der Erde gewonnen werden, bezeichnet man als Mineralien oder Erze. Um diese zu nutzen, werden sie aus dem Boden abgebaut und von unerwünschten Bestandteilen (Gangart) getrennt. Der Produktionsprozess kann in zwei Hauptschritte unterteilt werden: Erstens werden die Materialien erhitzt, oft bis zum Schmelzpunkt, um sie formbar zu machen. Zweitens wird das Material geformt und anschließend abgekühlt, um es zu verfestigen.

Herausforderungen des Materialverbrauchs

Das Problem des Materialverbrauchs liegt in der fortschreitenden Erschöpfung der Ressourcen in Industrieländern und dem gleichzeitig steigenden Bedarf in Schwellenländern, was zu einem erhöhten Verbrauch aller Materialarten führt.

Management und Verteilung natürlicher Ressourcen

Natürliche Ressourcen umfassen Öl, Erdgas, Fischerei und Bergbauprodukte. Diese Rohstoffe sind oft wesentlich günstiger als Materialien, die durch aufwendige technologische Prozesse aus ihnen gewonnen werden. Die Verfügbarkeit dieser Ressourcen ist jedoch begrenzt und regional ungleich verteilt. Ein Staat kann beispielsweise reich an Marmor sein, aber kein Öl besitzen, oder über Kupfervorkommen verfügen, aber keine Seide produzieren. Dies führt zu einer ungleichen Verteilung von Gütern und Abhängigkeiten.

Verarbeitung von Rohstoffen zu nützlichen Materialien

Rohstoffe sind Materialien, die wir in der Natur finden. Es ist jedoch nicht immer möglich, diese Materialien in ihrem natürlichen Zustand zu verwenden. In den meisten Fällen werden sie durch Verarbeitung in nützliche Stoffe umgewandelt, die dann zu fertigen Produkten oder Anlagegütern, wie zum Beispiel einem Tisch aus Holz, weiterverarbeitet werden.

Historische Materialentwicklung: Die Bronzezeit

Die Bronzezeit begann, als man entdeckte, dass Kupfererz, oft in Verbindung mit Töpfereiöfen, durch Schmelzen mit Kohle zu reinem Kupfermetall verarbeitet werden konnte. Man fand ein neues Material, das in der Natur selten in reiner Form vorkommt. Dieses formbare Material konnte im Gegensatz zu Stein geformt werden. Es ermöglichte die Herstellung von Äxten, Schwertern und Pfeilspitzen, die zwar nicht so scharf wie Steinwerkzeuge waren, aber weniger zerbrechlich, größer und in vielfältigeren Formen hergestellt werden konnten. Durch die Zugabe von Zinn wurden die Eigenschaften der Bronze weiter verbessert. Die Vorteile von Bronze lagen in ihrem niedrigeren Schmelzpunkt und ihrer Zähigkeit.

Historische Materialentwicklung: Die Eisenzeit

Eisen ist das häufigste Metall auf der Erde. Es dauerte jedoch lange, bis die Menschen lernten, es zu verarbeiten, da die damaligen Öfen nicht die nötigen Temperaturen erreichten, um Eisen zu schmelzen. Das anfänglich gewonnene, unreine Metall war eine Art Eisenschwamm. Wenn es sehr heiß war, wurde es durch Schlagen komprimiert, wodurch Schlacken aus den Poren entfernt wurden. Eisen war der Bronze überlegen, sowohl wegen seiner weiten Verfügbarkeit als auch wegen seiner größeren Zähigkeit.