13. Der Kreislauf der Werkstoffe

In diesem Kapitel diskutieren wir die Bedeutung von technisch nützlichen Werkstoffen vor dem Hintergrund der Knappheit von Ressourcen, der zunehmenden Umweltbelastung und der zunehmenden Bedeutung des Recyclings. Solche Zusammenhänge werden auf der Grundlage von Stoffkreisläufen und Energiebilanzen diskutiert. Heute ist nicht mehr die Menge an produzierten Werkstoffen das alleinige Maß für die Leistungsfähigkeit einer technischen Gesellschaft. Entscheidend ist vielmehr, dass man leistungs- und konkurrenzfähige Werkstoffe bereitstellen kann, die mit möglichst wenig Masse eine hohe Funktionsdichte bereitstellen. Wir machen uns klar, was technischer Nutzen bedeutet und dass es eine enge Verbindung zwischen Werkstoffen und Energie gibt. Wir besprechen Gesichtspunkte, die bei der Auswahl von Werkstoffen wichtig sind und machen uns Gedanken zum Verbrauch an Lebensdauer während der Nutzung eines Werkstoffs und schließlich über die begrenzte Lebensdauer von Werkstoffen und Werkstoffversagen. Diese Aspekte müssen bei der Werkstoffauswahl gegeneinander abgewogen werden, wobei in der Werkstofftechnik immer auch finanzielle Rahmenbedingungen berücksichtigt werden müssen. Wir besprechen, auf welche Arten man Werkstoffe verbessern kann und unter welchen Bedingungen neue Werkstoffe technisch erfolgreich sein können. Schließlich machen wir uns klar, dass man einfache thermodynamische Konzepte heranziehen kann, um Stoffkreisläufe zu bewerten. Wir streben Werkstoffe mit möglichst guten Gebrauchseigenschaften an, die hohe Produktlebensdauern ermöglichen und die bei der Herstellung und Entsorgung die Umwelt möglichst wenig belasten. Schließlich stellen wir einen Zusammenhang zwischen Nachhaltigkeit, technischem Nutzen, Werkstofflebensdauer und der Entropieänderung her, die mit dem Durchlaufen eines Werkstoffkreislaufes verbunden ist.