Ob in Kunst-, Kleb- und Schmierstoffen, Nahrungsmitteln oder Kosmetika: Kohlenstoff ist in zahlreichen Produkten enthalten und damit ein wichtiger Rohstoff – vor allem für die chemische Industrie. Zur Kohlenstoff-Gewinnung werden bisher meist fossile Rohstoffe wie Erdöl, Erdgas oder Kohle verwendet, bei deren Produktion und Verbrennung allein große Mengen des klimaschädlichen CO₂ freigesetzt werden. Um diese kohlenstoffhaltigen Abfälle zu 100% zu recyceln und für die grüne Industrie nutzbar zu machen, hat sich das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Dresden Verstärkung geholt. Seit Anfang des Jahres gehört die Forschungsgruppe Kohlenstoff-Kreislauftechnologien KKT der TU Bergakademie Freiberg zum Institut.

„Wir wollen künftig eine möglichst CO₂-emissionsarme, effiziente und ressourcenschonende Nutzung von Kohlenstoffquellen ermöglichen. Dabei muss regenerativ erzeugter Strom die Basis bilden, der zum Beispiel als Grüner Wasserstoff über spezielle Syntheseprozesse einbezogen wird. Hier knüpfen wir optimal an die Kompetenzen im IKTS an“, so Martin Gräbner, Leiter der neuen Außenstelle in Freiberg und Professor für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen an der TU Bergakademie Freiberg.

Kombination verschiedener chemischen Recyclingverfahren

Beim CO₂-Recycling setzen die Forschenden auf exakt aufeinander abgestimmte Verfahrenskombinationen des chemischen Recyclings wie Pyrolyse oder Gasifizierung, die am Freiberger Standort optimiert und im großtechnischen Maßstab erprobt werden. Nicht recycelbare Kunststoffe, Biomassen oder fossile Mischabfälle werden hier in kleinere Moleküle zerlegt, so dass sie als Synthesegase, Monomere oder andere Zwischenprodukte in der chemischen Industrie wieder einsetzbar sind.

Kundenspezifische Lösungen anbieten

Durch Kombination bekannter Recyclingprozesse mit elektrochemischen Konversionsprozessen wie der Hochtemperatur-Elektrolyse oder Syntheseprozessen wie der Fischer-Tropsch-Synthese können den Forschenden zufolge höherwertige Produkte wie synthetisches Kerosin hergestellt und zudem hohe Wirkungsgrade erzielt werden. Das Team ist überzeugt, dass die Kopplung von Stoff-, Energie- und Wärmeströmen einen deutlichen Mehrwert gegenüber bisherigen Ansätzen bietet und den Weg öffnet, um künftig gemeinsam kundenspezifische Lösungen zur Schließung von Kohlenstoffkreisläufen anzubieten.

Neue Rohstoff- und Energieressourcen für die grüne Industrie

Mit der Integration der Freiburger Forschungsgruppe KKT erweitert das Fraunhofer IKTS nun seine Kompetenz auf dem Feld der Kohlenstoff-Kreislauftechnologien. „Das IKTS hat langjährige Erfahrung mit Technologien zur Wasserstofferzeugung und -nutzung", so Alexander Michaelis, Institutsleiter des Fraunhofer IKTS. „Mit der erweiterten Expertise im Bereich der Kohlenstoff-Kreislauftechnologien sind wir nun in der Lage, neue Rohstoff- und Energieressourcen für eine grüne Industrie bereitzustellen.“

Die Nutzung von CO₂ als Rohstoff oder Baustein für innovative Produkte spielt neben der Vermeidung von Emissionen eine zentrale Rolle beim Erreichen der Klimaziele und wird von der Bundesregierung gezielt gefördert.

bb