CO2-basierte Kraftstoffe und Polymere – industrielle Produktion näher als erwartet

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Source: nova-Institut GmbH

Hürth — Die Vision, Kohlendioxid als Rohstoff in einer Kreislaufwirtschaft und als Energieträger zu nutzen, wird zunehmend Realität. Die Verwertung von CO2 ist eine vielversprechende Option für die Produktion synthetischer und konventioneller Kraftstoffe, ebenso wie für chemische Grundstoffe und Polymere (PPC, PEC, CO2-basierte Polyurethane) und hat ein immenses Potenzial für das kommende Jahrzehnt – viel früher als erwartet.

Auf der dritten internationalen Konferenz „Carbon Dioxide as Feedstock for Chemistry and Polymers“ vom 2. bis 3. Dezember 2014 in Essen diskutierten über 140 führende Carbon Capture and Usage-Experten (CCU) aus 26 Ländern dieses Potenzial. Ein spezieller Fokus lag dabei auf den Möglichkeiten und Eigenschaften neuer CO2-basierter Chemikalien, Polymere sowie Kraftstoffen und ihren facettenreichen Anwendungsmöglichkeiten (z.B. als Flugzeugkraftstoff).

Eine steigende Anzahl von Wissenschaftlern und Ingenieuren erforscht, wie die ungeheure Kohlenstoffquelle CO2 recycled und als Kraftstoff oder chemischer Rohstoff genutzt werden kann. Einer der Hauptgründe hierfür ist die Verfügbarkeit von CO2 – es ist überall vorhanden. Das CO2-Recycling, bei gleichzeitiger Treibhausgaseinsparung, könnte sich dabei als sinnvoller Weg erweisen. Die Hauptschwierigkeiten liegen hierbei in der Notwendigkeit der CO2-Bindung, -Reinigung und -Konzentration, die mit einem erhöhten Energieaufwand zur Erzeugung eines stabilen Kohlenstoffmoleküls einhergeht. Weltweit beschäftigen sich Forschungsprojekte und Industriekonzerne unter Hochdruck mit diesem Thema, es existieren bereits diverse zukunftsträchtige Konzepte zur Konvertierung von CO2 zu hochwertigen synthetischen Kraftstoffen oder Chemikalien. Viele Pilot- und Demonstrationsanlagen sowie erste industrielle Produktionsstätten zur Kohlenstoffgewinnung, Wasserstofferzeugung und Kohlenstoffnutzung sind bereits in Betrieb.

Welche beeindruckenden Fortschritte die Forschung und Entwicklung im Bereich der CO2-Nutzung in den letzten Jahren verzeichnen kann, wurde auf der Essener Konferenz deutlich. Die Veranstaltung wurde von Dr. Lothar Mennicken vom BMBF eröffnet. Dr. Mennicken erläuterte die gezielte strategische Förderung der Forschung in Deutschland, die als weltgrößtes CCU-Forschungsprogramm mit 100 Mio. Euro aktuell 150 Projekte finanziell unterstützt. Dies macht Deutschland in Bezug auf Entwicklung und Einführung von CCU-Technologien (Power-to -Gas, Power-to-Liquid und Polymere) zur führenden Nation, gefolgt von den USA und Großbritannien – wobei sich in Großbritannien das größte CCU-Forschungsnetzwerk etablieren konnte.

CO2-Gewinnung und Reinigung

Der Fokus des ersten Konferenztags lag auf Verfahren zur CO2-Gewinnung, Reinigung und Wasserstoffproduktion. Olaf Christoph von Linde Engineering Dresden (hochvolumige CO2-Gewinnung zur Urea-Produktion) und Jan Wurzbacher vom innovativen Schweizer Start-up Climeworks (CO2-Gewinnung aus der Atmosphäre) eröffneten diese Session und gaben Einblicke in ihre CO2-Gewinnungstechnologien. Christian von Olshausen, Geschäftsführer der sunfire GmbH, demonstrierte den Betrieb einer hocheffizienten Technologie zur Wasserstofferzeugung sowie des Power-to-Liquid-Verfahrens anhand ihrer frisch eröffneten Pilotanlage zur Produktion synthetischer Kraftstoffe in Ostdeutschland. Denis Thomas von Hydronenics Europe und Thomas Fischer, Universität Köln, beide am EU-Projekt Solargenix beteiligt, schlossen diesen ersten Tag mit der Präsentation zweier alternativer Technologiepfade zur Gewinnung von Wasserstoff, wie etwa photokatalytische Wasserstoffproduktion.

CO2-basierte Kraftstoffe und Polymere

CO2-basierte Kraftstoffe, Chemikalien sowie Polymere standen am zweiten Tag auf dem Programm. Im Bereich der Kraftstoffe und Chemikalien beeindruckte vor allem die Synthesegas-Produktion der israelischen Firma NewCO2Fuels, über die Julie Horn berichtete. Christian Schweitzer, bse Engineering Leipzig, gab Aufschluss über das Konzept der CCU-Integration in Methanolanlagen, und Prof. Dr. Mogens Bjerg Mogensen präsentierte den Forschungsstand von Festozidbrennstoffzellen zur Wasserstoffproduktion an der Technischen Universität Dänemark. Das amerikanische Biotechnologieunternehmen Phytonix Corporation wurde von Bruce Dannenberg vertreten; er veranschaulichte den Ansatz einer direkten photobiologischen Umwandlung von Kohlendioxid in erneuerbare Chemikalien und Kraftstoffe. Grainne Smith gab Einblicke in die neuesten Entwicklungen bei LanzaTech, dem Marktführer im Bereich der Abgasaufbereitung aus Neuseeland. Prof. Dr. Guido Saracco vom Turiner Polytechnikum (Italien) hielt einen Vortrag über hoch effiziente photoelektrochemische Reaktoren und künstliche Photosynthese im Rahmen des CUU-Verfahrens. Katy Armstrong vom UK Centre for Carbon Dioxide Utilization leitete in den allgemeineren Bereich über: Im EU-Projekt SCOT arbeiten Armstrong und ihre Kollegen an einer strategischen europäischen Forschungs- und Innovations-Agenda für den CCU-Sektor.

Um das Themenfeld abzurunden, konzentrierte sich die Abschlusssitzung auf die Produktion von CO2-basierter Polyolen und Polymere. Simon Waddington vom amerikanischen Weltmarktführer für bio-basierte Polyole Novomer und Dr. Christoph Gürtler, Bayer MaterialScience, veranschaulichten das eindrucksvolle Potenzial CO2-basierter Polymere und Materialien für die industrielle Produktion in den nächsten Jahren, während Dr. Rulande Henderson und ihr Team von Econic Technologies (UK) vor allem an verbesserten Katalysatoren für die Polymerproduktion arbeiten.

Eine essenzielle Rolle in der Zukunft

Wie die Konferenz deutlich zeigte, befinden sich neue Technologien in den Startlöchern – viele verschiedene Varianten werden derzeit entwickelt und warten nur noch auf ihre industrielle Einführung. Bei Nutzung von Sonnen- oder Windenergie in Kombination mit CO2 und Wasser lässt sich fast alles Gewünschte oder Benötigte herstellen: Kraftstoffe, Chemikalien, Polymere oder gar Nahrungsmittel und Tierfutter. In einer Welt mit stetig wachsender Nachfrage und begrenzten Ressourcen wird CO2 mit seiner geringen Umweltbelastung und ungeheuren Verfügbarkeit eine essenzielle Rolle in der Ökonomie der Zukunft spielen. Heute noch ein Traum, gibt es eine reale Chance, dass CO2-Recycling morgen Wirklichkeit wird.

Die Beiträge der Konferenz sind voraussichtlich ab Mitte Januar verfügbar. Vorbestellungen unter bio-based.eu (150 € zzgl. MwSt.)

Quelle: nova-Institut für politische und ökologische Innovation GmbH