Die chemische Industrie versucht, Kohlenstoffdioxid in den Produktionsprozess zurückzuführen

Anbieter zum Thema

Keller & Bohacek GmbH & Co.

Metrohm Deutschland GmbH & Co. KG

GIG Karasek GmbH

Clariant Produkte GmbH Clariant SE

Evonik Industries AG

Genug Kohlenstoffdioxid, um es stofflich zu nutzen, ist da, wie es im Dechema-Diskussionspapier „Verwertung und Speicherung von CO₂“ vom Oktober 2008 heißt. Allerdings wird die Chemie nur einen Bruchteil der rund 30 Gigatonnen CO₂, die Industrie, Autos und Heizungen jährlich in die Luft pusten, umsetzen können. „Unsere Vision ist, dass die Chemie künftig mindestens die Menge Kohlenstoffdioxid, die sie emittiert, auch wieder nutzt“, sagt Kruse. Nach heutigen Berechnungen stünden damit jährlich etwa 400 Megatonnen zur Verfügung, um Stoffe mit Nutzwert herzustellen. Bereits etablierte Produkte, bei deren Herstellung CO₂ stofflich genutzt wird, sind z.B. das Düngemittel Harnstoff, der Aspirin-Wirkstoff Acetylsalicylsäure oder der Kunststoff Polycarbonat. Erklärtes Ziel bei Evonik ist es, aus CO₂ künftig einen C1-Baustein für verschiedene neue Synthesen zu gewinnen.

Molekül mit „kurzen Beinen“

Neben der geringen Menge gibt es jedoch noch einen weiteren Knackpunkt, denn das Molekül ist ausgesprochen träge und verbindet sich mit anderen Chemikalien nur widerwillig. Damit gleicht das Unterfangen, Kohlenstoffdioxid zur Reaktion zu bringen, in etwa der Aufgabe, einem Dackel Hochsprung beizubringen: CO₂ steht auf der Energieleiter sehr weit unten und muss deshalb eine besonders hohe Energiebarriere überwinden. „Aus dieser thermodynamischen Senke gilt es, das CO₂ herauszuholen“, resümiert Kruse das Problem. Hochenergetische Reaktionspartner, d.h. kleine Ringsysteme wie Epoxide, ungesättigte Chemikalien und auch Wasserstoff, könnten dem Molekül thermodynamisch auf die Sprünge helfen.

Und weil Katalysatoren die Aktivierungsenergie für den Ablauf chemischer Reaktionen senken, also gewissermaßen die Hochsprunglatte etwas tiefer legen, kommt auch ihnen eine wichtige Rolle zu, will man CO₂ stofflich verwerten. Dr. Marvin Estenfelder, Leiter der weltweiten Forschung des Geschäftsbereichs Katalysatoren-Technologie bei Süd-Chemie, gibt jedoch zu bedenken: „Umgehen kann auch ein Katalysator die schwierige Thermodynamik nicht, er kann dem Kohlenstoffdioxid lediglich einen kleinen Schubs geben, um es zur Reaktion zu bringen.“ Deshalb sei es sehr wichtig, für jede Anwendung vorher genau zu prüfen, ob Aufwand und Nutzen in einem sinnvollen Verhältnis stünden (mehr zur Rolle der Katalysatorentechnik im Kurzinterview „Katalysatoren für die CO₂-Nutzung“). Denn viele Synthesen, deren Kernprozess CO₂ bindet, setzen es an anderen Stellen frei, was auf die Gesamtbilanz drückt und das Problem lediglich verlagert. Das wird an der Harnstoffsynthese deutlich, die gerne als Beispiel eines CO₂-verbrauchenden Prozesses zitiert wird. Tatsächlich taugt sie kaum als Mittel zur CO₂-Reduktion, denn sie verbraucht zwar ein Mol Kohlenstoffdioxid, erzeugt aber unterm Strich ein halbes Mol. Woran das liegt, zeigt die Haber-Bosch-Gleichung. Um Ammoniak für die Harnstoffsynthese zu gewinnen, benötigt man Wasserstoff, und dessen Synthese lässt 1,5 Mol CO₂ entstehen. Evonik koppelt genau aus solchen Gründen die stoffliche Nutzung von CO₂ im Rahmen des öffentlich geförderten Projekts H₂ECO₂ an die regenerative Erzeugung von Wasserstoff. „Denn hat man erst einmal das Problem des Wasserstoffs gelöst, dann hat man auch kein CO₂-Problem mehr“, präzisiert Evonik-Expertin Kruse.

(ID:21238830)