Nebenprodukte entstehen als nicht primär angestrebte Stoffströme in chemischen, biotechnologischen oder verfahrenstechnischen Prozessen. In der Werkstoffforschung sind sie sowohl aus ressourcenstrategischer als auch aus struktureller und funktionaler Sicht relevant. Klassische Beispiele sind metallurgische Schlacken, Lignocellulose‑reiche Agrarreststoffe oder protein‑ und lipidreiche Fischnebenprodukte.

Werkstoffwissenschaftlich lassen sich Nebenprodukte als potenzielle Sekundärrohstoffe auffassen. Ihre Charakterisierung umfasst chemische Zusammensetzung, Phasenbestand, Morphologie, Verunreinigungen sowie thermische und rheologische Eigenschaften. Diese Parameter bestimmen, ob ein Nebenprodukt etwa als Füllstoff in Polymeren, als Puzzolane im Zement, als Precursor für Aktivkohlen oder Biopolymere (z. B. aus Tomatennebenprodukten) einsetzbar ist.

Ein zentrales Forschungsfeld ist das Upcycling: Durch gezielte thermochemische, mechanische oder biotechnologische Konversion werden Nebenprodukte in höherwertige funktionale Materialien überführt, etwa Sorbentien, Biokomposite oder funktionelle Additive. Dabei sind Prozessintegration, Energieeffizienz, Emissionsminderung und Kontaminantenmanagement (z. B. Schwermetalle, organische Schadstoffe) entscheidend.

Aus systemischer Sicht sind Nebenprodukte integraler Bestandteil zirkulärer Wertschöpfung. Die Kopplung von Prozesssimulation, Lebenszyklusanalyse und techno‑ökonomischer Bewertung erlaubt es, optimale Nutzungspfade zu identifizieren. Für Spezialfälle wie Fischnebenprodukte oder Tomatennebenprodukte treten zusätzlich Fragen der biologischen Stabilität, Hygienisierung und Standardisierung der Rohstoffqualität in den Vordergrund.