פירוק והתכלות של חומרים הם תהליכים שבאמצעותם מתרחשים השחתה, הרס ופירוק (degradation) של חומר במצב אחד והפיכתו לחומר במצב אחר, לרוב יציב יותר מבחינה כימית. בתהליכי פירוק והתכלות קונבנציונליים אין אובדן של חומר. אטומים או מולקולות של חומר אינם הולכים לאיבוד, אלא משנים מיקום או את סוגי הקשרים עם אטומים או מולקולות אחרים או בינם לבין עצמם. פירוק יכול להתרחש באופן טבעי או באופן מאולץ, אך בשני המקרים התוצאות זהות.
מקובל לסווג ולשייך את תהליכי הפירוק לתחומים העיקריים הבאים:
- כימיים (chemical degradation): באופן בסיסי, ברובם של תהליכי הפירוק מתקיימת פעילות כימית כזו או אחרת. יחד עם זאת, ניתן להצביע על תהליכים שהם במובהק כימיים כגון: חמצון (oxidation) ושיתוך (קורוזיה, corrosion), האחראים לפירוק של חומרים על ידי תגובה של אטומים (יונים) מהסביבה עם אטומים או מולקולות של חומר המוצא (החומר העיקרי) והפיכתם לתוצרי חמצון או תחמוצות או "חלודה"; שבירת קשרים כימיים על ידי קרינה מייננת (ionizing radiation) או אנרגיה תרמית/חום (thermal energy).
קורוזיה, מקור: ויקיפדיה
ביולוגיים (biodegradation): חומר אורגני (organic substance) עובר פירוק על ידי אנזימים (enzymes) המיוצרים על ידי אורגניזמים או מיקרואורגניזמים חיים. חומר אורגני הוא חומר טבעי ומקורו ביצורים חיים ובצמחים, או חומר מלאכותי, הדומה לחומר טבעי, והיכול לשמש את המיקרואורגניזמים. תהליכי פירוק ביולוגיים יכולים להתקיים בסביבת חמצן (אוִירָנִי, aerobic) או בסביבה ללא חמצן (anaerobic).
פיזיקליים/פיזיים (physical degradation): ריסוק של חומר או הפרדה של חומרים על ידי אמצעים מכניים כגון טחינה, שחיקה או הצפה וסינון.
לתהליכי פירוק של חומרים יש השלכות משמעותיות על מצבו החומרי של כדור הארץ ועל תנאי-החיים של החיים עליו. במקרים מסוימים, תהליכי פירוק נחשבים כמזיקים והאדם נאלץ להשקיע לא מעט משאבים כדי להפחית, לצמצם ואם אפשר למנוע את תהליכי הפירוק. זאת על ידי הגנה באמצעים שונים על חומרים בפני תהליכי קורוזיה, יצירת חומרים פלסטיים העמידים בקרינת השמש וכדומה
במקרים אחרים האדם רותם את תהליכי הפירוק כדי להשיג תוצאה רצויה שמשרתת את מטרותיו השונות כגון: ייצור בירה ויין, התפחה של לחם, יצירת חומרים מלאכותיים המתפרקים בקרינת השמש, טיפול וטיוב של קרקעות חקלאיים וכדומה.
פירוק חומרים מהווה נושא סביבתי חשוב בעיקר בכל מה שקשור לטיפול בפסולת (waste). פירוק פסולת באופן שבו תוצרי הפירוק לא יהוו סכנה לבריאות החיים על פני כדור הארץ ולא יזהמו את הסביבה עומד במרכזן של לא מעט יוזמות מדעיות ויישומיות. השאיפה והמטרה העיקרית היא ליצור תהליכי פירוק המתאפיינים בצריכת אנרגיה מועטה, עדיף ממקורות מתחדשים (renewable resources), המתרחשים באופן טבעי, ותוצרי הפירוק נחשבים "נקיים" ולא מזיקים. היות שהפסולת בימינו מגוונת, זמני הפירוק בתנאים טבעיים יכולים לנוע בין מספר ימים לחומרים אורגניים ממקור צמחי, ועד שנים ומאות שנים לחומרים טבעיים ומלאכותיים שונים ועד לא פריקים כלל, כגון: בקבוקים מחומר מלאכותי כפלסטיק