Woraus gewinnt die Chemie ihren Kohlenstoff, wenn Erdöl und Erdgas künftig eine geringere Rolle spielen sollen? Eine neue Studie der DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie untersucht, welche alternativen Rohstoffquellen für die deutsche Grundstoffchemie infrage kommen. Im Fokus stehen CO₂, biogene Roh- und Reststoffe sowie Kunststoffabfälle. Zugleich zeigt die Studie, bei welchen Verfahren noch Forschungsbedarf besteht.

Drei alternative Rohstoffquellen

Die Studie vergleicht Prozessketten für wichtige Plattformchemikalien wie Methanol, Olefinen und Aromaten. Olefine wie Ethylen und Propylen sowie aromatische Verbindungen wie Benzol sind Ausgangsstoffe für zahlreiche Kunststoffe und weitere Chemieprodukte.

Für Biomasse betrachtet die DECHEMA vor allem Neben- und Reststoffströme aus Landwirtschaft und Industrie, die vergast werden können. Dabei entsteht Synthesegas aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff, aus dem chemische Grundstoffe hergestellt werden können. Weil biogene Rohstoffe sehr unterschiedlich zusammengesetzt sein können, sieht die Studie Forschungsbedarf bei der Vorbehandlung und bei Gasifizierungsverfahren, die wechselnde Ausgangsstoffe zuverlässig verarbeiten.

Ein zweiter Weg nutzt CO₂ aus unvermeidbaren Industrieemissionen oder biogenen Quellen wie Biogasanlagen. Zusammen mit erneuerbar erzeugtem Wasserstoff kann daraus etwa Methanol entstehen. Kunststoffabfälle wiederum können über Pyrolyse in Rohstoffe für chemische Anlagen zurückgeführt werden. Synergien sieht die Studie beispielsweise bei der gemeinsamen Gasifizierung von Biomasse und Kunststoffabfällen.

Forschung für flexible Verfahren

Einen einzelnen Ersatz für Erdöl und Erdgas erwarten die Autoren nicht. Biomasse und Kunststoffabfälle allein reichen demnach nicht aus, um den Kohlenstoffbedarf für Chemieprodukte zu decken. Zugleich konkurriert Biomasse mit anderen Nutzungen. Für die künftige Rohstoffversorgung zeichnet sich deshalb ein Portfolio verschiedener Kohlenstoffquellen ab.

Zu den prioritären Forschungsfeldern zählt die Studie rohstoffflexible Gasifizierung biogener und Kunststoffabfälle, Power-to-X-Verfahren für Methanol, Olefine und Aromaten sowie chemisches Recycling über Pyrolyse. Pilot- und Demonstrationsanlagen sollen Betriebserfahrungen liefern und die Grundlage für weitere Investitionen schaffen.

Neben der Technik nennt die DECHEMA weitere Voraussetzungen. Dazu gehören wettbewerbsfähige Strompreise, CO₂- und Wasserstoffnetze sowie eine stärkere Priorisierung der stofflichen gegenüber der energetischen Nutzung von Biomasse und Kunststoffabfällen. Der Umbau könnte die Abhängigkeit von fossilen Importen verringern, würde die Chemie aber nicht vollständig unabhängig machen.

ag