Nachhaltiger Stoffkreislauf Carbon Cycle Lab: Industrielle Rohstoffe aus Abfällen herstellen

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Steigende Energiekosten, knappe Ressourcen, wachsende Abfallmengen – die Menschheit hat ein Müllproblem. Mit dem Carbon Cycle Lab haben Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie eine neue Entwicklungsplattform geschaffen. Ziel ist es, bisher nicht verwertbare Abfälle wieder in den Stoffkreislauf einzubinden.

Weltweit ist die Kunststoffproduktion in den letzten 70 Jahren stark gestiegen – auf etwa 414 Millionen Tonnen im Jahr 2023. Die Recyclingquote beträgt allerdings nur 10 %. Da die Kosten für Energie absehbar weiter steigen und Ressourcen knapper werden, gilt es im Zeichen der Transformation der Industrie, höhere Recyclingquoten zu erzielen. Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) will dazu mit der neuen Forschungsplattform Carbon Cycle Lab (CC Lab) beitragen. Zuvor war es Forschenden des KIT mit dem Bioliq-Projekt bereits gelungen, einen vollständigen Verwertungsprozess für biologische Reststoffe zu entwickeln. Mit dem CC Lab wird diese Arbeit auf chemisches Recyceln von Kunststoffabfällen erweitert. „Für eine klimaneutrale Kreislaufwirtschaft müssen wir die Abfälle aus Industrie und Gewerbe, aus Haushalten sowie aus der Land- und Forstwirtschaft wieder in den Stoffkreislauf zurückführen und dafür erneuerbare Energien einsetzen“, sagt Professor Dieter Stapf, Leiter des Instituts für Technische Chemie des KIT.

Verfahren für bisher nicht recycelbare Kunststoffabfälle

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Das KIT erforscht bereits umfassend den Einsatz biogener Reststoffe und nachwachsender Rohstoffe für die Erzeugung nachhaltiger chemischer Produkte und Kraftstoffe. In dem Ende letzten Jahres abgeschlossenen Bioliq-Projekt errichteten Forschende und Partner eine Pilotanlage, mit der es erstmals im Tonnen-Maßstab gelang, Benzin aus Stroh herzustellen. „Vieles, was wir bei Bioliq gelernt haben, nehmen wir mit in das CC Lab“, so Professor Frederik Scheiff, Leiter des Bereichs chemische Energieträger am Engler-Bunte-Institut des KIT. „So konnten wir in der letzten Betriebskampagne zum ersten Mal Kunststofföle in chemische Rohstoffe umwandeln und damit bereits die Perspektive für die Zukunft aufzeigen. Das hat bis jetzt so noch niemand hinbekommen“, so Scheiff. „Wir haben gelernt, wie man solche Technologien entwickelt und skaliert, und wir konnten zeigen, dass sie auch nutzbar sind, um komplexe, bisher nicht recycelbare Kunststoffabfälle in Chemierohstoffe umzuwandeln.“

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Verwerten bisher nicht recycelbarer Abfälle

Die neue Forschungsplattform CC Lab setzt den mit Bioliq begonnenen Weg der Verwertung von Abfallstoffen konsequent fort. Aufgrund der chemischen Zusammensetzung und der Verunreinigungen kann der größte Teil der Kunststoffprodukte heute nicht hochwertig recycelt werden. „Im CC Lab arbeiten wir daran, das zu recyceln, was heute verbrannt oder deponiert wird und damit Treibhausgasemissionen erzeugt“, sagt Stapf. Die am KIT entwickelten neuen Technologien ermöglichen es, am Ende aus Kunststoffabfällen wieder neue Kunststoffe zu synthetisieren, ohne Erdöl oder Erdgas einzusetzen. Die enthaltenen Schad- und Störstoffe werden dabei zerstört, beziehungsweise abgetrennt. Dann werden die Produkte weiter zu Rohstoffen für die Herstellung neuer Kunststoffe aufbereitet. Im CC Lab wollen Forschende die gesamte Wertschöpfungsketten demonstrieren. „Das Carbon Cycle Lab ist eine wichtige Entwicklungsplattform für die nachhaltige Kreislaufwirtschaft. Hier überführen wir neue Technologien aus der Forschung am KIT und in der Helmholtz-Gemeinschaft in den Pilotmaßstab“, so Stapf.

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