CCU statt CCS: CO2 als Ressource

Vom Abfall zum Rohstoff: CO2Plus-Forschung macht mehr aus Treibhausgas
BMBF fördert neue Wege nach­haltiger Rohstoffversorgung

Erdölfeld Emlichheim, eine der ältesten deutschen Lagerstätten mit rd. 140.000 t pro Jahr - Foto © wintershall.comDie Chemische Industrie als Zulieferer vieler Industriezweige stellt kohlenstoffbasierte Materialien für die Automobilindustrie, Grundstoffe für Medikamente und Fasern für Textilien bereit; den Rohstoffbedarf deckt sie weitestgehend aus fossilen Quellen wie Erdöl. Das kann durch das quasi unendlich verfügbare Treibhausgas CO2 ersetzt werden. bmbf-logoDafür untersuchen die Projekte der BMBF-Fördermaßnahme „CO2Plus – Stoffliche Nutzung von CO2 zur Verbreiterung der Rohstoffbasis“ neue Methoden zu dessen effizienter Nutzung.

“Durch den Einsatz von regenerativer Energie wird zusätzlich auch das Klima geschützt. Die Fördermaßnahme baut auf den erfolgreichen Ergebnissen der Förderung des BMBF seit 2010 auf. So werden wichtige Beiträge zum Umbau der deutschen Wirtschaft in eine Green Economy geleistet,” so ein Flyer aus dem BMBF.

Hochreines CO2 gewinnen

Thyssen-Stahlwerk, Duisburg, Arbeiter am Hochofen – Foto © Bundesarchiv, B 145 Bild-F079044-0020 – liz. unter CC BY-SA 3.0 üb. Wikimedia CommonsObwohl eine praktisch unerschöpfliche Ressource, muss CO2 für die Nutzung als Rohstoff zunächst einmal gewonnen werden. Als Quellen eignen sich zum Beispiel Biogasanlagen, Stahl und Zementwerke und schlussendlich sogar die Luft. Um CO2 aus Stahl und Zementabgasströmen nutzbar zu machen, müssen zunächst andere Gase und auch Schadstoffe abgetrennt werden. Im Projekt „CO2Selekt“ werden innovative Trenntechniken hierfür angewandt. Nur 400 ppm (parts per million) beträgt die Konzentration von CO2 in der Luft. Das ist zu viel als Treibhausgas, aber sehr wenig, um es als Rohstoff nutzbar zu machen. Mit geschickter Verknüpfung von Membrantechnik und Prozesswärme will das Projekt „CORAL“ aber genau diese geringe Menge konzentrieren und als Rohstoff bereitstellen. Jährlich verbraucht die deutsche Chemieindustrie ca. 20 Millionen Tonnen kohlenstoffhaltiger Rohstoffe ausschließlich für die stoffliche Nutzung. Diese stammen überwiegend aus fossilen Quellen und könnten zukünftig durch CO2 ersetzt werden.

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Für die Nutzung von CO2 als Rohstoff werden große Mengen an Energie gebraucht. Damit die Nutzung nachhaltig und ohne den zusätzlichen Ausstoß von Treibhausgasen funk tioniert, ist der beste Weg die Nutzung von regenerativen Energiequellen. Die Umwandlung von CO2 in Ethylen ohne Zwischenstufen mittels elektrischer Energie wird im Projekt „eEthylen“ untersucht. Noch direkter und ohne Verluste wird im Projekt „CarbonCat“ Sonnenlicht für die Aktivierung von CO2 verwendet.

Erdöl nachhaltig ersetzen

Thema CO2 © enervis.deKleine Moleküle, sogenannte Basischemikalien, sind das Rückgrat der Chemischen Industrie und für viele nach­ gelagerte Produktionsketten. Gerade für Kunststoffe werden solche Bausteine benötigt, da sie eine zielgerichtete Einstellung der geforderten Eigenschaften ermöglichen. CO2 eignet sich besonders für diese Basischemikalien und Bausteine, und große Mengen an fossilen Rohstoffen können zudem einge spart werden. Im Projekt „Dream Resource“ werden, unter anderem, neue Synthesewege hin zu Waschmitteln aus CO2 untersucht. CO2 kann auch mittels biologischer Verfahren in wertvolle Chemikalien umgesetzt werden: So erzeugen im Projekt „CO2Lubricants“ Mikroorganismen aus CO2 Schmierstoffe für Automotoren.

Prioritäre Themen sind z. B.:

  • Erhöhung der Rohstoffproduktivität durch (direkten oder indirekten) Einbau von CO2 in die Wertschöpfungskette
    • Polymere
    • C1-Basischemikalien und Folgeprodukte
  • Einkopplung regenerativer Energie zur direkten Nutzung von CO2 in der Produktion chemischer Substanzen
    • Direkte elektrochemische Umwandlung von CO2
    • Photokatalytische Umwandlung von CO2
  • Effiziente CO2-Abtrennung
    • Abtrennung aus der Atmosphäre
    • Abtrennung aus Industrieanlagen (z. B. Stahl- und Zementwerke, Chemieanlagen)
    • Abtrennung aus Biogasanlagen
  • Steigerung der Akzeptanz für die Verwendung von CO2 als Rohstoff
  • Wissenschaftliche Stoffstromanalyse der stofflichen CO2-Nutzung mit Erstellung einer Roadmap
  • Als flankierende Maßnahmen sollen die Akzeptanzforschung zur stofflichen Nutzung von CO2 sowie ein Integrations- und Transferprojekt unterstützt werden.

CO2Plus auf einen Blick

  • CO2Plus fördert innovative Ideen, die wesentliche Beiträge zur Nutzung von CO2 als Rohstoff liefern und nachweislich zu einer Senkung des Treibhausgasausstoßes führen
  • CO2 Plus zielt neben der direkten chemischen oder bio technologischen Umwandlung von CO2 auch auf die Bereitstellung von CO2 aus Industrieabgasen, Biogas und Luft ab, sowie auf die Verwendung von regenerativer Energie zur nachhaltigen Produktion von Basischemika­lien und Spezialprodukten
  • CO2Plus adressiert Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Hochschulen in Form von Verbundprojekten
  • CO2Plus läuft von September 2016 bis Ende 2019; es werden 13 Verbundvorhaben gefördert
  • CO2Plus ist ein Beitrag des BMBF zum Programm „Forschung für Nachhaltige Entwicklung“ (FONA 3 ), zur Leitinitiative „Green Economy“ und zur Hightech Strategie der Bundesregierung

->Quellen: