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Chemie 2050 Betrachtungen zur Chemie der Zukunft – folgen Sie uns ins Jahr 2050

| Autor / Redakteur: Hans-Jürgen Bittermann / Dr. Jörg Kempf

So wie ein Echolot aus großer Entfernung die Oberfläche des Meeresbodens abtastet, suchen wir in diesem Beitrag nach den Konturen der chemisch-pharmazeutischen Industrie der Zukunft. Klar ist: Klimaschutz und Energiewende werden der Chemie gravierende Anpassungen abverlangen.

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Die Zukunft der Chemieindustrie beginnt jetzt – und die Nebel um die Welt der Chemie im Jahr 2050 lichten sich.
Die Zukunft der Chemieindustrie beginnt jetzt – und die Nebel um die Welt der Chemie im Jahr 2050 lichten sich.
(Bild: Bild: ©LALSSTOCK/©phonix - stock.adobe.com [M]-Herkersdorf)

Kann man seriös berichten, wie die Welt der Chemie im Jahr 2050 aussehen wird? Natürlich nicht. Aber man kann von einigermaßen „gefestigten“ Erwartungen ausgehen: Wächst die Bevölkerung, so werden mehr Wasser, Lebensmittel und Energie benötigt; auch eine Zunahme von Müll scheint unvermeidlich – und die stoffliche Wiederverwendung wird an Bedeutung gewinnen. Darüber hinaus braucht eine alternde Bevölkerung mehr und andere Medikamente. Einigermaßen gesichert dürfte zudem dies sein: Auch 2050 sind Infrastrukturen gefragt – zur Versorgung der Chemieproduktionen mit Rohstoffen, Wasser und Energie. Und um Produkte vom Hersteller zum Verbraucher zu schicken.

Nicht zuletzt wird uns der Klimawandel auch in 30 Jahren noch beschäftigen. Die gute Nachricht: Der VCI hält eine Treibhausgas-neutrale Chemie bis 2050 für möglich – mit neuen Produktionsverfahren, bei denen Ökostrom fossile Brennstoffe ablöst.

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Konturen 1: Smartes Molekül-Management & Zirkuläre Wirtschaft

Das Jahr 2050 scheint noch weit entfernt. Aber für eine Industrie, die in Größenordnungen von Jahrzehnten denkt, ist das im Grunde schon Nahfeld. Zwei bahnbrechende Entwicklungen sieht der europäische Chemieindustrieverband Cefic in seiner Studie „Molecule Managers“: Zum einen die Rückführung von Molekülen über Wertschöpfungsketten („Zirkuläre Wirtschaft“), zum anderen die exponentielle Entwicklung neuartiger digitaler Geschäftsmodelle. Vor allem das Zusammenspiel der beiden Themen eröffne besondere Potenziale.

Im Zuge der intensiveren Kreislaufwirtschaft werde es Geschäftsmodelle geben, Produkte zu leasen, anstatt sie zu besitzen, prognostizieren die Studienmacher. Die Künstliche Intelligenz (KI) könnte mit Produktbewertungen dabei helfen. Generell steht die Vermutung im Raum, dass – vergleichbar mit den Entwicklungen bei Halbleitern und Smartphones – die KI sich viel schneller entwickeln und immer weiter und tiefer greifen werde als wir es derzeit voraussehen. Optimierte Technologien zum Chemikalien-Recycling für Kunststoffe und Polymere werden neue Rohstoffquellen erschließen, um die europäischen Cracker zu versorgen. Komplexe organische Moleküle werden zu einfacheren Molekülen recycelt – dies fördere die Entstehung neuer Wertschöpfungsketten für recycelbare Produkte.

Ein Beispiel für chemisches Recycling ist die Initiative „Waste2Chemicals“: ein Konsortium aus 14 internationalen Firmen, die gemeinsam biobasiertes Methanol und Ethanol aus Siedlungsabfällen produzieren wollen. Die Technologie ist kompatibel mit bestehenden Abfall-Infrastrukturen und soll es ermöglichen, nicht mechanisch recyclingfähige Abfälle über Synthesegas in Treibstoffe und hochwertige Chemikalien umzuwandeln. Die BASF stellt dazu schon heute die Weichen, treibt das chemische Recycling von gemischten Kunststoffabfällen voran und investiert 20 Millionen Euro in Quantafuel, einen norwegischen Spezialisten für die Pyrolyse von gemischten Kunststoffabfällen und die Reinigung von Pyrolyseöl.

„Diese Technologie werden wir weiterentwickeln, um den Einsatz als Rohstoff in der chemischen Produktion zu optimieren. Mit der Investition unterstreichen wir unser Engagement für eine nachhaltige Nutzung von Ressourcen. Wir treiben Lösungen zur Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe voran“, so der BASF-Chef Martin Brudermüller auf der Herbstpressekonferenz 2019.

Dazu passt auch diese Meldung: Der Entsorger Remondis und der Chemiekonzern Neste kooperieren beim chemischen Recycling von Kunststoffabfällen. Ziel sei es, Kapazitäten für die Verarbeitung von mehr als 200.000 Tonnen Kunststoffabfällen zu schaffen. Neste hat Erfahrung in der Ölraffination und der Verarbeitung qualitativ minderwertiger Abfälle und Reststoffe.

Die genannten Projekte zeigen: Die Zukunft der Chemieindustrie beginnt jetzt! Es ist wichtig, eine nachhaltige Chemie zu betreiben, die die Funktionalität von Produkten in den Fokus nimmt und deren „Lebensende“ nach der Nutzung gleichermaßen bereits bei der Produktentwicklung im Blick hat. Das ist gewiss nicht trivial. Aber durchaus umsetzbar!

Konturen 2: Die Notwendigkeiten des Klimaschutzes

Die Chemieproduktion der Zukunft wird weitestgehend ohne die Nutzung fossiler Rohstoffe (Kohle, Erdöl und Erdgas) realisiert werden müssen. Der Energiebedarf wird im Wesentlichen durch Sonne (Photovoltaik und Solarthermie), Wind, Wasserkraft und Biomasse gedeckt werden. Als Kohlenstoffträger für die Herstellung von Materialien, Chemikalien und Kraftstoffen stehen dann nur Biomasse, CO2 und Recyclate aus der Kreislaufführung organischer Materialien zur Verfügung.

Wasserstoff kann ein zentraler Baustein für ein klimafreundliches Energiesystem in Deutschland sein. Der VCI hat auch schon jede Mengen Ideen, was sich mit dem Gas anfangen ließe. So sei neben der Verstromung in Brennstoffzellen oder der Einspeisung ins Erdgasnetz auch die Erzeugung einer Art künstlichen Synthesegases mittels Wasserstoff und CO2 möglich. Das klingt nach Science Fiction, wird aber in Projekten wie „Carbon2Chem“ erprobt.

Gemeinsam mit Kooperationspartnern entwickelt die BASF eine neue Prozesstechnologie zur Herstellung von Wasserstoff aus Erdgas. Dabei wird Erdgas direkt in die Bestandteile Wasserstoff und Kohlenstoff gespalten. Dieser Prozess der Methanpyrolyse erfordert vergleichsweise wenig Energie. Stammt diese zudem aus erneuerbaren Quellen, kann Wasserstoff im industriellen Maßstab CO2-frei produziert werden.

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