Die Chemiebranche forscht intensiv daran, den Rohstoff Erdöl durch regenerative Alternativen zu ersetzen. Besonders interessant ist dabei der Ansatz, das Treibhausgas Kohlendioxid zu verwenden, das in vielen Prozessen als Abgas anfällt. So könnten gleichzeitig das Klima geschont und der Kohlenstoff einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft zugeführt werden. Das neu gestartete Projekt „ElkaSyn“ untersucht jetzt zwei Ansätze, um derartige Prozesse effizienter und damit wirtschaftlicher zu gestalten.

Verfahren auf einen Schritt reduzieren

In der Regel wird Wasserstoff benötigt, um mit dem Kohlenstoffdioxid zu höherwertigen Verbindungen zu reagieren. Die Herstellung des Wasserstoffs erfolgt durch eine Elektrolyse, die idealerweise mit Strom aus regenerativen Quellen betrieben wird. Erst in einem zweiten Schritt erfolgt die Katalyse zu Ausgangsstoffen beispielsweise für die Kunststoffherstellung. Dieses zweistufige Verfahren erfordert nicht nur die Zwischenlagerung des Wasserstoffs, sondern bringt auch Energieverluste mit sich. Mehrere deutsche Forschungseinrichtungen und Technologiekonzerne wollen nun gemeinsam ein einstufiges Verfahren entwickeln und so etwa ein Fünftel der bislang nötigen Energie einsparen. Gefördert wird das Projekt bis 2022 vom Bundeswirtschaftsministerium.

Zwei Ansätze in der Entwicklung

Die Forscher untersuchen dabei zwei mögliche Konzepte für ein Hochdruck- sowie für ein Normaldruckverfahren. Zu den dafür entwickelten Reaktorkomponenten gehören Eisen-Nickel-Sulfide, kupferbasierte Verbindungen auf oxidischen Trägern und Kohlenstoffträgern sowie poröse Gasdiffusionselektroden, in denen Gase mit einem Elektronen leitenden Festkörper und einer Elektrolyselösung in Kontakt stehen und umgesetzt werden.

Wirtschaftliche Alternative zum Erdöl schaffen

Erzeugt werden sollen auf diese Weise die Alkohole Methanol, Ethanol, Propanol und Butanol. Methanol ist eine wichtige Basischemikalie, die beispielsweise zu Formaldehyd, Essigsäure, Methyltertbutylether, Methylmethacrylat, Methylchlorid und Methylaminen weiterverarbeitet wird. Ethanol, Propanol und Butanol sind Ausgangsstoffe für Alkene und Diene, die beispielsweise für die Herstellung der Kunststoffe Polyethylen und Polypropylen sowie synthetischen Kautschuk benötigt werden. Derzeit werden diese Produkte vorrangig aus erdölbasierten Grundstoffen produziert, weil das bislang wirtschaftlicher ist.

bl