Kohlendioxid Forscher wollen Klimakiller als Rohstoff nutzen

Statt weiterhin CO2 in die Luft zu blasen, möchten Forscher aus dem Abgas künftig wichtige Chemikalien herstellen. Dafür brauchen sie allerdings sehr viel Ökostrom.

Chemiefabrik (Archivbild)
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Etwa um ein Grad Celsius hat sich die Erde bereits seit Beginn der Industrialisierung erwärmt. Und Schuld daran ist in erster Linie der massenhafte Ausstoß von Kohlendioxid. CO2 entsteht bei der Verbrennung von Erdöl, Erdgas und Kohle - in der Atmosphäre wirkt es als Klimagas und lässt die globale Durchschnittstemperatur steigen.

Um den Klimawandel zu begrenzen, müsste die Menschheit schleunigst aus der Nutzung fossiler Energiequellen aussteigen. Oder zumindest das etwa in Kohlekraftwerken massenhaft anfallende CO2 auffangen und unterirdisch lagern.

Doch Wissenschaftler arbeiten an Alternativen, bei denen sich der Klimakiller CO2 plötzlich als nützlicher Rohstoff entpuppt. Eine Möglichkeit ist, aus CO2 und Wasserstoff Kohlenwasserstoffe wie Methanol, Ethanol oder synthetische Kraftstoffe herzustellen. Ein bekanntes, aber derzeit kaum wirtschaftliches Verfahren. Grundsätzlich kann man aus CO2 aber auch Kunststoffe oder Düngemittel produzieren.

Klimakiller sicher speichern

Letztlich geht es darum, die natürliche Fotosynthese großindustriell zu imitieren. Pflanzen nutzen bekanntlich die Sonnenenergie, um über mehrere Schritte aus CO2 und Wasser Zucker herzustellen.

Anfang 2018 haben Evonik und Siemens das Forschungsprojekt Rheticus gestartet, in dem sie die Nutzung von CO2 als Rohstoff untersuchen wollen. In der Versuchsanlage im nordrhein-westfälischen Marl sollen Chemikalien wie Butanol oder Hexanol erzeugt werden.

2021 soll die Anlage in Betrieb gehen

Die Anlage wird mit elektrischem Strom Kohlendioxid und Wasser in Wasserstoff und Kohlenmonoxid (CO) umwandeln. In einem Fermentationsverfahren werden anschließend CO-haltige Gase zu Wertstoffen synthetisiert - durch Stoffwechselprozesse von Mikroorganismen.

2021 soll die Versuchsanlage in Betrieb gehen. Danach könne eine noch größere Anlage mit einer Produktionskapazität von bis zu 20.000 Tonnen pro Jahr entstehen, teilte Evonik mit. Denkbar sei auch die Herstellung von anderen Spezialchemikalien oder Treibstoffen.

In dem vom Bundesforschungsministerium geförderten Projekt Carbon2Chem ist Ähnliches geplant: Ausgangspunkt dabei ist sogenanntes Hüttengas aus Stahlwerken. Es besteht unter anderem aus Kohlendioxid und Kohlenmonoxid. Auch hier werden große Mengen Wasserstoff (H2) benötigt, um CO2 in Methanol, Ethanol oder synthetische Kraftstoffe umzuwandeln.

Der Wasserstoff soll wie beim Evonik-Projekt Rheticus durch Elektrolyse aus Wasser hergestellt werden. Dabei werden Wassermoleküle mit elektrischem Strom in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten.

Damit Carbon2Chem das Klima schützt, muss der dafür eingesetzte Strom aus erneuerbaren Quellen stammen - idealerweise aus überschüssigem und damit besonders günstigem Solar- oder Windstrom.

Kraftstoff aus Licht?

Die große Herausforderung besteht darin, dass das Verfahren sehr flexibel arbeiten muss, um kurzfristige Strompreisschwankungen auszunutzen. Es dürfte noch mindestens 15 Jahre dauern, bis ein solches nachhaltiges Stahlwerk wirtschaftlich betrieben werden könne - so lautet zumindest die Prognose des Bundesforschungsministeriums.

Aber es gibt noch viel mehr Ideen zur Nutzung von CO2 als Rohstoff: Im Fachblatt "Joule" hat gerade ein internationales Wissenschaftlerteam eine Übersicht über sechs verschiedene Technologien veröffentlicht, die in den kommenden Jahrzehnten angewandt werden könnten.

Schon in fünf bis zehn Jahren soll demnach eine direkte Produktion von Kraftstoff aus Licht möglich sein - bezeichnet als Fotokatalyse. In etwa 70 Jahren, so prophezeien die Forscher, könnte es molekulare Maschinen geben, die CO2 nutzen.

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