Rohstoff CO2: Ein Traum wird wahr
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Rund 140 Fachleute aus aller Welt kamen Anfang Oktober nach Essen ins Haus der Technik, als das nova-Institut aus Hürth zur zweiten Konferenz zu „CO2 als Rohstoff“ einlud. Die Herausforderung sei immer die gleiche, meinte Lothar Mennicken vom Bundesforschungsministerium (BMBF): „CO2 ist ein sehr reaktionsträges Molekül und man muss Energie aufwenden, um es zu aktivieren.“ Um hier Lösungen zu finden, stellte das BMBF in den vergangenen Jahren 100 Mio. € zur Verfügung.
Schüler will CO2 nutzen
Die Universität zu Köln verlieh am 1. Oktober den Hans-Riegel-Fachpreis für außergewöhnliche Leistungen an Schüler und Schülerinnen.
-Den ersten Preis im Fach Chemie erhielt der 16-jährige Jacob Schneidewind für die Facharbeit „CO2 in der Cycloaddition – Kohlenstoffdioxid als Rohstoff für die chemische Industrie?“.
-CO2 kann mit Dienen – organischen Molekülen mit zwei Doppelbindungen – zu stabilen Sechsringen wie Laktonen reagieren. Das Besondere an der Idee sei, „CO2 ist in diesen Sechsringen aktiviert und könnte mit Wasserstoff Ameisensäure oder mit Ammoniak Harnstoff bilden“. Dabei würden die Diene wieder frei und könnten erneut CO2 binden.
-Schneidewind will seinen Ansatz jetzt mit Wissenschaftlern diskutieren. rha
Das Geld sei gut investiert, meint Mennicken und verweist auf erste Erfolge. Bayer MaterialScience (BMS) wird wohl der erste deutsche Chemiekonzern sein, der Kunststoffbausteine vermarktet, die Kohlen- und Sauerstoffatome aus CO2 enthalten. Ab 2015 soll die Produktion beginnen. BMS will in einem neuen Verfahren mithilfe eines Katalysators sogenannte Polyether-Polycarbonat-Polyole aus Propylenoxid und CO2 herstellen.
Diese neue Art von Polyolen könne in den gängigen Polyurethan-Anwendungen eingesetzt werden, betont Christoph Gürtler. Der Chemiker ist bei BMS für die Entwicklung katalytischer Prozesse zuständig. „Dank neuer Katalysatoren lassen sich jetzt Weichschäume aus Polyurethan und später thermoplastische Polyurethane herstellen“, sagte er gegenüber den VDI nachrichten. Diese Polyole werden bereits seit 2011 in kleineren Mengen in einer Pilotanlage in Leverkusen hergestellt.
Je nach Reaktionsbedingungen stammt jedes fünfte bis achte Kohlenstoffatom der Kohlenstoffkette des Polyols aus CO2. Das klinge nach nicht viel, doch „dadurch lässt sich der Bedarf an Erdöl senken“, freut sich Gürtler. Damit spare man zugleich die Energie, die benötigt wird, um das Erdöl zum Propylenoxid zu verarbeiten. Das mache das Verfahren nachhaltiger als bestehende Prozesse, so Gürtler.
Der Chemiker verweist auf eine Ökobilanz, die an der RWTH Aachen erstellt wurde und demnächst veröffentlicht werden soll. Der Charme des Verfahrens sei zudem, dass außer zum Starten der Reaktion keine Energie benötigt wird. Gürtler: „Die Aktivierungsenergie für das Kohlendioxid liegt im Propylenoxid, das von Hause aus sehr viel Energie besitzt.“
Bereits seit 2011 vermarktet die isländisch-amerikanische Firma Carbon Recycling International (CRI) CO2-basiertes Methanol als Beimischung zu Benzin. „Das Methanol hat eine um 90 % bessere Klimabilanz als fossiler Kraftstoff“, weiß Norbert Schmitz, Geschäftsführer der ISCC GmbH aus Köln. „Damit zeigt bereits die erste Anlage für CO2-basiertes Methanol bessere Ergebnisse als jeder Biokraftstoff“, ergänzt Michael Carus, Geschäftsführer des nova-Instituts.
Die gute Klimabilanz hat Gründe: Das CO2, das die Firma CRI aus dem Abgas eines Erdwärmekraftwerks gewinnt, wird in der Kalkulation mit null Klimagasemissionen berücksichtigt. Und das gleiche Kraftwerk liefert die Energie, mit der Wasser elektrolytisch in Sauer- und Wasserstoff gespalten wird. Dass dieser Strom auch preiswert ist, macht die Herstellung des Methanols aus CO2 und Wasserstoff wirtschaftlich interessant.
Das Haupthindernis für solche CO2-Nutzungen in Deutschland sei jedoch der hohe Strompreis, sagt BMBF-Mann Mennicken. Der mache die elektrolytische Spaltung von Wasser teuer. Aus seiner Sicht wäre es elegant, dafür überschüssigen „grünen“ Strom zu nutzen. Und damit habe auch in Deutschland die elektrolytische Wasserspaltung eine Zukunft: „Wir gehen davon aus, dass wir im Zuge der Energiewende im Laufe von zehn bis 20 Jahren zeitweise mehr Solar- und Windenergie haben werden, als verbraucht werden kann.“
Dennoch: „Es gibt bereits mehr als 20 Pilotanlagen in Deutschland, die aus Kohlendioxid und Wasserstoff Methan herstellen“, betont Carus. Das Gas Methan ist mit Erdgas identisch und lässt sich ins Erdgasnetz einspeisen. Für Carus ist daher klar, dass es nur den richtigen Anreiz braucht, damit Firmen große Mengen Methan aus CO2 herstellen.
Die EU-Kommission mache sich bereits Gedanken, meint Carus. Sie will die Erneuerbare-Energien-Richtlinie überarbeiten. CO2-basiertes Methan oder Methanol soll als erneuerbarer Energieträger oder als erneuerbarer Kraftstoff gelten. Werde es Benzin beigemischt, soll die zugemischte Menge bei der Einhaltung der Biokraftstoffquote mit dem Faktor 4 angerechnet werden.
Diese Anerkennung von CO2-basiertem Methanol als klimaschonender Kraftstoff sei ein erster wichtiger Schritt, meint Carus. Aber er greife zu kurz: Die EU-Kommission vergesse, auch für Chemiefirmen Anreize zu setzen. „Es ist klimapolitisch viel sinnvoller, CO2 in chemischen Produkten zu speichern.“ Gebunden etwa in Kunststoffen, werde es länger der Atmosphäre entzogen, als wenn es in Kraftstoffen gebunden ist. RALPH H. AHRENS
