Chemieindustrie im Wandel Die chemische Industrie auf dem Weg zur Klimaneutralität: Warum Technologie allein nicht ausreicht

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J. Engelsmann AG

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EDL Anlagenbau Gesellschaft mbH

Damit die chemische Industrie klimaneutral wird, sind komplett neue Herstellungstechnologien notwendig – aber in vielen Fällen nicht ausreichend. Um dieses Ziel zu erreichen gilt es auch die Nachfrage zu reduzieren. Das erfordert allerdings einen Wandel in der Wahrnehmung.

Kunststoffe, Dünger, Lösungsmittel – Chemie ist praktisch überall. Und in den allermeisten chemischen Produkten steckt heute als Rohstoff Erdöl oder Erdgas drin. Ihre Herstellung ist für etwa fünf Prozent der weltweiten CO₂-Emissionen verantwortlich. Damit die chemische Industrie fit wird für eine klimaneutrale Netto-​Null-Gesellschaft, haben wir im Wesentlichen folgende Optionen: Wir können die fossilen Rohstoffe durch Biomasse, Abfälle oder CO₂ ersetzen, das aus Industrieabgasen oder der Atmosphäre abgeschieden wurde. Oder die Industrie macht weiter wie bisher und speichert Abgase dauerhaft im Untergrund. Letztlich haben alle diese Ansätze ihre Berechtigung. Je nach örtlich vorhandenen Land- und Wasserreserven, erneuerbaren Stromquellen und Möglichkeiten zur Kohlenstoff-Speicherung werden regional andere Lösungen im Vordergrund stehen.

Ein solcher technologischer Wandel in der Produktion wird in vielen Weltregionen und bei gewissen Waren allerdings nicht ausreichen, um die Netto-​Null-Ziele zu erreichen. Zusätzlich müssen wir konsequent auf eine Kreislaufwirtschaft setzen: Produkte müssen künftig so konzipiert werden, dass sie langlebig sind und wiederverwertet werden können. Und wir müssen die industrielle Transformation mit Maßnahmen kombinieren, welche die Nachfrage nach chemischen Produkten verringern.

Wahrnehmung muss sich ändern

Nehmen wir als Beispiel die Kunststoffe. Heute führen wir nur etwa 15 Prozent der Kunststoffabfälle dem Recycling zu, und davon werden 40 Prozent, also beinahe die Hälfte, während des Recyclingprozess wieder ausgeschieden. Dies, weil entweder die spezifische Kunststoffart gar nicht wiederverwertet werden kann oder weil die Qualität zu schlecht ist. Kollegen an der ETH Zürich haben berechnet, dass eine Recyclingquote von über 75 Prozent erforderlich wäre, um im Jahr 2030 Kunststoffe nachhaltig und innerhalb der ökologisch definierten planetaren Grenzen zu bewirtschaften. Wir brauchen daher dringend bessere Sammel- und Recyclingverfahren.

Außerdem haben die Kollegen berechnet, dass Kreislaufwirtschaft und maximale Recyclingquote nicht ausreichen werden, um die von Experten bis ins Jahr 2050 prognostizierte starke Nachfragezunahme nach Kunststoffprodukten zu decken. Es wird in diesem Bereich nicht gehen ohne eine Verringerung der Nachfrage gegenüber diesen prognostizierten Werten. Ein Ansatz dazu ist, weniger Kunststoffprodukte zu nutzen und sie länger zu verwenden. Heute nehmen wir Kunststoffartikel und viele andere chemisch hergestellte Produkte als billige Massen- und Wegwerfware wahr. Das muss sich ändern.

Ganz Ähnliches gilt für Düngemittel. Wir konnten jüngst in einer Studie zeigen, dass eine klimaneutrale Produktion von Stickstoffdünger grundsätzlich möglich ist. Doch auch hier hilft es, nicht ausschließlich auf der Produktionsseite, sondern auch auf der Nachfrageseite anzusetzen. Etwa indem Landwirte beim Düngen Stickstoff effizienter nutzen (Precision Farming), indem wir Lebensmittelverluste oder eine Ernährung mit weniger Fleisch und Milchprodukten fördern. Denn die Herstellung von tierischen Nahrungsmitteln benötigt mehr Ressourcen.

Verschiebung der Wirtschaftsmacht

Eine Netto-​Null-Chemieindustrie ohne Kreislaufwirtschaft und ohne nachfrageseitige Maßnahmen zu erreichen, wird in vielen Weltregionen aus unterschiedlichen Gründen schwierig bis unmöglich werden, wie wir in einer neuen Studie zeigen: In den meisten europäischen Ländern sind die Landressourcen beschränkt, was die Nutzung von Biomasse als Rohstoff einschränkt. Im Nahen Osten und in Nordafrika erschwert die Wasserknappheit den Anbau von Biomasse und die Herstellung von Wasserstoff, der benötigt wird, wenn CO₂ als Rohstoff für die chemische Industrie dienen soll. Dasselbe gilt für andere große Produzenten von Chemieprodukten wie China und Indien.

Ein Wandel hin zu einer Netto-​Null-Chemieindustrie könnte daher zu einer Umstrukturierung des internationalen Handels mit Chemikalien führen. Weil heute Erdöl und Erdgas wichtige Ausgangsstoffe für die chemische Produktion sind, spielen Länder mit fossilen Rohstoffen eine zentrale Rolle. In Zukunft könnte sich die Produktion verlagern in Regionen mit reichlichen Land- und Wasserressourcen wie zum Beispiel nach Nord- und Südamerika. In Ländern wie den USA, Kanada, Chile und Brasilien kann auf Ackerland Biomasse zur industriellen Nutzung angebaut werden, ohne die Nahrungsmittelversorgung zu gefährden. Außerdem stehen Wasser und Land zur Verfügung, um erneuerbaren Strom und Wasserstoff zu erzeugen.

Alle Länder haben jedoch die Chance, ihre Abhängigkeit von Chemikalienimporten zu verringern und ihre Versorgungssicherheit zu erhöhen, wenn sie auf eine Kreislaufwirtschaft und auf nachfrageseitige Maßnahmen setzen.

* Paolo Gabrielli ist Wissenschaftler an der Professur Reliability and Risk Engineering der ETH Zürich.

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