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CO2 als Rohstoff

Chemie aus dem Schornstein: Kommt jetzt die stoffliche Nutzung von CO2?

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WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG
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Covestro Deutschland AG

Damit die beiden Stoffe im Rührkessel reagieren, sind Überdruck und hohe Temperaturen nötig, weiß Projektleiter Dr. Carsten Malsch. Immerhin ist CO2 bei Raumtemperatur gasförmig während PO schon bei 34 °C siedet. Ist die Reaktion einmal im Gang, reicht die Bindungsenergie des Propylenoxids für ein Fortlaufen aus, erklärten die Entwickler – es muss keine zusätzliche Wärme zugeführt werden.

Im Mittel kommt so auf drei PO-Moleküle ein Molekül CO2 – ein Gewichtsanteil von etwa 20 %. Das Polyol wird anschließend mit Isocyanat zur Schaumstoff-Herstellung verwendet. Dabei gilt die Regel: Langkettige Polyole ergeben weichere Poylurethane.

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Die Meinung des Redakteurs:
Wunderstoff oder Mogelpackung?

Wieder ist die Mär vom Wunderstoff, der Traum-Reaktion oder dem heiligen Gral: Bei Covestros Vorzeigeprojekt ist kein Attribut zu groß, scheint es. Doch Umweltverbände kritisieren das Verfahren: ‚Dream Production‘ würde nur dem Anschein nach umweltfreundliches Plastik bedeuten. In Wirklichkeit sei das CO2-Einsparpotenzial nur gering und die 15 Millionen Euro besser in der Förderung erneuerbarer Energien aufgehoben, murren die Umweltschützer. Die Fronten scheinen festgefahren: Hier die vermeintlich selbstherrliche Industrie, da die Überzeugungstäter in Grün?

Tatsächlich gibt auch Covestro unumwunden zu, das neue Polyol sei keine CO2-Senke. Und überhaupt: 5000 Tonnen sind lediglich ein Tropfen auf den heißen Planeten. Aber selbst wenn die chemische Industrie Europas zu 100% auf CO2 als Kohlenstoffquelle umsatteln würde, würde das die Emissionen des Klimaschädlings lediglich um fünf oder sechs Prozent senken. Also doch nichts als heisse Luft?

Ganz so einfach ist es nicht: Auch wenn es zu viel erwartet wäre, dem Wunderstoff aus Dormagen gleich die Rettung der Welt zuzutrauen ist der Durchbruch beachtlich – an der „unmöglichen“ Reaktion hatten sich Forscher und Entwickler Jahrzehnte lang die Zähne ausgebissen. Dass sie gelingt – und nicht nur das – auch noch wirtschaftlich ist, ist und bleibt ein kleines Wunder. Und ein erster Schritt in eine ganz neue Form der Kreislaufwirtschaft. Covestro-Chef Patrick Thomas rief bei der Eröffnung dazu auf, ein neues Denken zu wagen – und da helfen alte Freund-Feind-Bilder wenig.

Gut zu wissen, da sich das neu entwickelte Molekül zwar problemlos zur PUR-Produktion eignet, aber gegenüber petrochemischen Rohstoffen steifere Schäume ergibt. Da etwa zwei Drittel eines PURs aus Polyolen besteht, enthält der fertige Kunststoff rund 10 % CO2.

„40 Jahre hat die Suche nach einem geeigneten Katalysator gedauert. Dass wir ihn gefunden haben liegt vor allem an der Zusammenarbeit mit der RWTH Aachen“, erinnert sich Dr. Malsch. Im CAT Catalytic Center – einer gemeinsam mit der RWTH betriebenen Forschungseinrichtung – ließen die Entwickler die Köpfe rauchen.

Auch Rektor Prof. Dr. Ernst Schmachtenberg erinnert sich an die Herkulesaufgabe: „Kohlendioxid in effizienter Weise chemisch zu nutzen, ist eine wissenschaftliche Herausforderung. Im Zusammenspiel von anwendungsnaher Grundlagenforschung und forschungsbasierter Industrie ist uns ein Durchbruch gelungen.“

Forschung an Übergangsmetallen brachte den Durchbruch

Dabei wurden Katalysatoren auf Basis von Übergangsmetallen wie Cobalt, Zink, Chrom oder Aluminium auf ihre Eignung für die Polymerisation mit CO2 geprüft... doch am Ende konnte es nur einem geben.

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