Die chemische Industrie versucht, Kohlenstoffdioxid in den Produktionsprozess zurückzuführen

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Ein entscheidender Faktor ist die Herkunft und damit die Reinheit des Kohlenstoffdioxids. „Je nach Verfahren werden bei der CCS-Technologie CO₂-Reinheiten von bis zu 99 Prozent erreicht. Das entspricht nach derzeitigem Stand des Wissens auch den Reinheiten, die wir für eine Weiterverwertung benötigen“, erklärt Kruse. Ein Grund, warum es allemal besser ist, aus diesen reinen Strömen zu schöpfen, als sie ungenutzt unter die Erde zu verbannen.

Relativ reines CO₂ liefern zudem einige biotechnologische Prozesse, sodass solche Abgasströme sich sogar direkt weiterverwerten ließen. In hoher Reinheit und Konzentration fällt CO₂ auch in chemischen Prozessen wie der Ammoniak- und der Ethylenoxidsynthese an: Erstere liefert – wie dem Dechema-Diskussionspapier zu entnehmen ist – mindestens 120 Megatonnen CO₂, letztere geschätzte 5 Megatonnen pro Jahr. Will man jedoch weniger reine Abgasströme anzapfen, muss man das CO₂ mit Absorbentien einfangen und es dann zur Nutzung wieder auf freien Fuß setzen – möglichst energiesparend. Deshalb beschäftigt sich Kruse aktuell damit, Absorbentien zu optimieren und den Energieeintrag bei der Desorption zu verringern. Entsteht CO₂ nicht am Ort der Weiterverwertung, ist Transport nötig. Kruse schätzt, dass bei den Mengen, wie sie die Chemie umsetzt, ein Transport per Lkw oder Schiff machbar ist.

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Nachgefragt

Katalysatoren für die CO₂-Nutzung

Regenerative Energiequellen und CO₂-Nutzung in der Chemie müssen sich gegenseitig katalysieren, meint Dr. Marvin Estenfelder, Leiter der weltweiten Forschung des Geschäftsbereichs Katalysatoren-Technologie bei Süd-Chemie.

PROCESS: Herr Dr. Estenfelder, Katalysatoren können die Thermodynamik des CO₂ nicht ändern oder umgehen, aber zumindest die Reaktion anschieben. Wie muss ein geeignetes Katalysatorsystem aussehen, damit es helfen kann, CO₂ zu „knacken“?

Estenfelder: Für die Eigenschaften des Katalysators ist entscheidend, wo man das CO₂ abgreift. Rauchgase z.B. enthalten Wasserdampf, was für Katalysatoren an sich schon kritisch sein kann, dazu noch Schwefelverbindungen und Schwermetalle wie Arsen und Quecksilber, die den Katalysator schädigen können. Deshalb ist in erster Linie Robustheit gegenüber potenziellen Katalysatorgiften wichtig. Alternativ kann man CO₂ mit Carbon Capture-Verfahren selektiv vom Rauchgas abtrennen, um reines CO₂ zu erhalten.

PROCESS: Wo kann die chemische Industrie CO₂ sinnvoll nutzen?

Estenfelder: Einige Nutzungsbereiche wie die Harnstoffsynthese gibt es bereits. Zu weiteren interessanten Ansätzen gehört die Herstellung von DMC, Dimethylcarbonat, aus CO₂ und Methanol. DMC kann bei der Polycarbonatproduktion das giftige Phosgen ersetzen. Auch in der Methanolherstellung könnte CO₂ vermehrt zum Einsatz kommen.

PROCESS: Ab wann rechnen Sie mit einer verstärkten Nutzung von CO₂ im großtechnischen Maßstab?

Estenfelder: Blickt man auf die Perspektiven, dann sollte man die Katalysatortechnik keinesfalls isoliert betrachten. Denn eine CO₂-neutrale Energiegewinnung zur nachhaltigen Erzeugung von Wasserstoff als Reaktionspartner des CO₂ ist für eine stoffliche Nutzung von CO₂ bedeutend. Hier müssen wir regenerative Energiequellen wie Wind und Sonne noch besser nutzen. Vielversprechend ist auch die Photokatalyse. Auf den Punkt gebracht: Die Entwicklungen in all diesen Bereichen müssen sich gegenseitig katalysieren, um die stoffliche Verwertung von CO₂ in den nächsten Jahren voranzutreiben.

Unterm Strich

Auch wenn der Optimismus der Branche noch etwas verhalten ausfällt und die von Kruse skizzierte Idee, „dass die Chemie künftig die Menge Kohlenstoffdioxid, die sie emittiert, mindestens auch wieder nutzt“, noch Zukunftsmusik ist, so rückt die Vision einer positiven CO₂-Bilanz für die Branche mit den derzeitigen Ansätzen einen Schritt näher. Die Zahlen des Dechema-Diskussionspapiers sprechen jedenfalls für sich: Würde Kohlenstoffdioxid in Polymere und andere Chemiebasisprodukte verwandelt, könnten etwa 178 Megatonnen CO₂ pro Jahr, die ansonsten ungenutzt durch den Schornstein gejagt werden, in Prozesse mit Wertschöpfung fließen. Werde das Gas zu Kraftstoffen umgesetzt, sei sogar mindestens die zehnfache Menge drin.

* Die Autorin ist Volontärin bei PROCESS.

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CO2-Verwertung

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