Kohlendioxid aus Stahlwerken, Zementfabriken oder Chemieanlagen könnte künftig direkt als Rohstoff für eine wichtige Grundchemikalie dienen. Im europäischen Forschungsprojekt REACT entwickeln 13 Partner ein Elektrolyseverfahren, das CO₂ aus industriellen Abgasen in Ethylen umwandeln soll. Entscheidend ist, dass das Verfahren auch mit verunreinigten CO₂-Strömen zurechtkommt.

Ethylen ist einer der wichtigsten Bausteine der chemischen Industrie. Daraus entstehen unter anderem Polyethylen und zahlreiche weitere Produkte. Weltweit werden nach Angaben des Projekts jährlich rund 317 Millionen Tonnen Ethylen hergestellt. Mehr als 95 Prozent davon entstehen bislang durch Steamcracking, bei dem fossile Rohstoffe bei hohen Temperaturen in kleinere Moleküle gespalten werden.

Industrieabgase stellen Katalysatoren vor Probleme

CO₂ elektrochemisch in Kohlenwasserstoffe umzuwandeln, wird bereits seit Jahren erforscht. Für industrielle Abgasströme gibt es jedoch ein praktisches Problem: Sie enthalten weitere Stoffe, die Katalysatoren beeinträchtigen und ihre Lebensdauer verkürzen können. Das CO₂ muss deshalb häufig aufwendig gereinigt werden.

Hier setzt REACT an. Ein gegenüber Verunreinigungen tolerantes elektrochemisches Tandemverfahren soll auch CO₂ geringerer Reinheit direkt verarbeiten können. Dabei werden mehrere aufeinander abgestimmte Reaktionsschritte kombiniert. Betrieben werden soll die Elektrolyse mit erneuerbarem Strom. Forschende der Schweizer Materialforschungsanstalt Empa untersuchen, wie typische Verunreinigungen die Leistung und Haltbarkeit der Katalysatoren beeinflussen. Ein automatisierter Parallelreaktor ermöglicht dabei bis zu zehn Versuche gleichzeitig.

Ethylen für Kunststoffe und Tenside

Ziel des Projekts ist ein funktionsfähiger Prototyp eines Elektrolyseurs und damit ein Schritt über bisherige Laborversuche hinaus. Die entstehenden ethylenreichen Stoffgemische sollen anschließend für konkrete Anwendungen getestet werden. Genannt werden Polyethylen-Verpackungen, Tenside sowie Kunststoffe für Fahrzeuge.

Das von SINTEF koordinierte Horizon-Europe-Projekt startete im Mai 2026 und läuft bis April 2030. Die Gesamtkosten liegen bei rund 8,4 Millionen Euro, davon trägt die EU etwa 7,4 Millionen Euro. Gelingt es, CO₂ aus schwer vermeidbaren Industrieemissionen ohne aufwendige Vorreinigung als Kohlenstoffquelle zu nutzen, könnten fossile Rohstoffe in der Chemie teilweise ersetzt werden. Bis 2030 soll REACT das Verfahren dafür deutlich näher an die industrielle Anwendung bringen.

ag