Katalyse Chemie könnte Energieverbrauch dank Katalyse um 13 Exajoule senken

Redakteur: Wolfgang Ernhofer

In einer aktuellen Studie beziffern die Internationale Energieagentur IEA, der internationale Chemieverband ICCA und die Dechema mögliche Energieeinsparungen in der Chemischen Industrie weltweit auf 13 Exajoule jährlich bis 2050. Schlüssel dafür ist die Weiterentwicklung von Katalysatoren in der chemischen Industrie; schon heute kommen sie in rund 90 % aller chemischen Prozesse zum Einsatz.

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Kieselgur vergrößert die Oberfläche, an der chemischen Reaktionen stattfinden können. Die kleingemahlenen Fossilien von Kieselalgen-Schalen dienen als Trägermaterial für Katalysatoren wie Silberpartikel. Vergrößerung 8000:1 (bei 12 cm Bildbreite)
Kieselgur vergrößert die Oberfläche, an der chemischen Reaktionen stattfinden können. Die kleingemahlenen Fossilien von Kieselalgen-Schalen dienen als Trägermaterial für Katalysatoren wie Silberpartikel. Vergrößerung 8000:1 (bei 12 cm Bildbreite)
(Bild: BASF)

Frankfurt am Main – Unter dem Titel "Technologie-Roadmap: Einsparungen bei Energieeinsatz und Treibhausgasen in der chemischen Industrie durch katalytische Prozesse" beschreiben die drei Organisationen, wie Industrie, politische Entscheidungsträger, Investoren und akademische Forschungseinrichtungen dazu beitragen können, das Potenzial der Katalyse weltweit voll auszuschöpfen.

Dem Bericht zufolge könnte der weltweite Energieverbrauch durch kontinuierliche Verbesserungsprozesse, optimierte Verfahren und technologische Fortschritte bis 2050 um 13 Exajoule gesenkt werden; das entspricht in etwa dem jährlichen Primärenergieverbrauch Deutschlands. Gleichzeitig könnte so die Entstehung von Treibhausgasen um eine Gigatonne CO2-Äquivalent verringert werden.

In rund 90 % aller chemischen Prozesse kommen Katalysatoren zum Einsatz, also Substanzen, die Reaktionen beschleunigen , ohne selbst verbraucht zu werden. Solche und ähnliche Verfahren erhöhen die Effizienz in der Produktion und verringern den Energieverbrauch, wodurch wiederum der Ausstoß an Treibhausgasen reduziert wird.

Roadmap: Maßnahmen für die Chemieindustrie

Maria van der Hoeven, Executive Director der IEA, erklärte dazu: "Energieeffizienz ist ein "versteckter" Rohstoff. Sie senkt nicht nur den Verbrauch, sondern mindert auch Risiken von der Sicherheit der Energieversorgung bis zum Klimawandel. Die Roadmap zeigt, welche Maßnahmen die chemische Industrie weltweit sowie Regierungen ergreifen können, um im Jahr 2050 die Menge an Primärenergie und Treibhausgas-Emissionen einzusparen, die Deutschland heute benötigt."

Die Autoren fordern politische Entscheidungsträger auf, politische Maßnahmen zu entwickeln und umzusetzen, die Investitionen in Energieeffizienz begünstigen und Hindernisse dafür abbauen. So sollen langfristige politische Rahmenbedingungen geschaffen werden, um mehr Investitionen in Katalysator- und Prozessoptimierungen zu erreichen und die Forschung und Entwicklung im Bereich der energieintensiven Prozesse zu fördern. Subventionen, die den Einsatz energieeffizienter Verfahren behindern, sollen laut Empfehlung des Berichts gestrichen werden.

Die Organisationen drängen auf eine bessere Verknüpfung zwischen Geldgebern und der chemischen Industrie, um den dringenden Bedarf an Finanzmitteln für den Übergang zu kohlenstoffärmeren Geschäftsmodellen zu decken. Die Roadmap verweist außerdem auf die Notwendigkeit weltweiter und regionaler Zusammenarbeit im Rahmen von Industrieverbünden, um den Energieverbrauch und damit verbundene Emissionen zu senken.

Nachhaltige Rohstoffe besser nutzen

Yoshimitsu Kobayashi, Leiter für Energie und Klimaschutz beim internationalen Chemieverband ICCA, sagte dazu: "Unter den Tausenden von Chemikalien, die jährlich hergestellt werden, sind nur 18 für etwa 80 Prozent des Energiebedarfs der chemischen Industrie und für 75 Prozent der Treibhausgase verantwortlich. Es stimmt, dass die Industrie erhebliche Effizienzsteigerungen bei dieser kleinen Gruppe von Chemikalien bereits umgesetzt hat, aber um die nächste Stufe für alle chemischen Produkte zu erreichen, sind weitere Entwicklungen und der Einsatz neuer Technologien nötig."

Nach Aussage des Berichts können nachhaltige Rohstoffe wie Biomasse und Wasserstoff aus erneuerbaren Energien zusätzlich zur Reduzierung der Treibhausgase beitragen. Die Herausforderung besteht in beiden Fällen darin, dass langfristige Forschung und Entwicklung nötig sind, um den Energieeinsatz zu senken und die Technologie in der Breite einsatzfähig zu machen.

Rainer Diercks, Vorsitzender der Dechema, erläuterte: "Katalyse ist eine Schlüsseltechnologie der chemischen Industrie. Wissenschaftliche Forschungseinrichtungen und Organisationen müssen über die nächsten zehn Jahre Impulse für die akademische und nationale Forschung an katalytischen Prozessen für großtechnische energieintensive Verfahren setzen. Im Schulterschluss mit der chemischen Industrie müssen die vielversprechendsten Erfolgsaussichten ausgearbeitet werden, damit technische Hürden für den großtechnischen Einsatz revolutionärer Technologien beseitigt werden können."

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