Hierbei laufen Stoffumwandlungen durch chemische Reaktionen ab, bei denen aus Einsatzstoffen neue Stoffe entstehen, häufig verbunden mit der Freisetzung von Energie. Beispiele sind die Bildung von Salzen und Wasser bei der Neutralisierung von Säuren und Basen oder die Verbrennung von Erdgas oder Benzin, bei der neben der Energieerzeugung im wesentlichen Kohlendioxid und Wasser gebildet werden. Katalysatoren beschleunigen chemische Reaktionen und senken den nötigen Energieaufwand für deren Aktivierung, Autoabgaskatalysatoren haben unter den ständig wechselnden Bedingungen des Fahrzeugbetriebes die Aufgabe, organische Abgase und Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid und Wasser umzusetzen sowie Stickoxide zu reduzieren. In der Chemischen Industrie sind großtechnische Prozesse zu fast 90% auf Katalysatoren angewiesen. Das Spektrum reicht von der Schwefelsäuresynthese (aus Schwefeldioxid und Luftsauerstoff) mit Vanadiumpumpentoxid als Katalysator über die Ammoniaksynthese (aus Luftstickstoff und Wasserstoff) mit Eisen als Katalysator, die Methanolsynthese (aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff) mit Zinkoxid als Katalysator bis hin zur Herstellung von Kunststoffen wie Polyethylen mittels sogenannter Ziegler-Katalysatoren. Ohne körpereigene Biokatalysatoren, die Enzyme, welche die Stoffwechselvorgänge im Organismus entscheidend beeinflussen, gäbe es kein menschliches Leben. Industriell werden immobilisierte Biokatalysatoren eingesetzt, mit denen die Durchführung von schwierigen chemischen Reaktionen im Bereich der Synthese von Feinchemikalien und Arzneimitteln gelingt.
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