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Ausgabe 02/2011
Klimaschutz

Wertvolles Kohlendioxid

„Ich war ein Klimakiller“ – so könnte es eines Tages auf Plastik-Gegenständen zu lesen sein. Die Rede ist von Kohlendioxid: Wir produzieren riesige Mengen des Klimagases – alleine auf die deutsche Energiewirtschaft entfallen über 300 Millionen Tonnen im Jahr. In die Atmosphäre soll es eigentlich nicht entweichen. Nur – wohin damit? Neben Plänen, das Gas unter der Erde zu lagern, betrachten viele Experten Kohlendioxid als wertvollen Rohstoff.


Kunststoff-Herstellung mithilfe von Kohlendioxid wird hier getestet. (Foto: Bayer AG)

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Plastik aus Kohlendioxid
Kohlendioxid besteht zu einem Drittel aus Kohlenstoff, einem Grundbaustein von Kunststoffen. Die chemische Industrie sucht seit langem nach Wegen, das Gas als Ersatz für den Rohstoff Erdöl einzusetzen. Aber Kohlendioxid ist ein extrem stabiles Molekül, das nur unter Zufuhr von Energie zu chemischen Reaktionen zu bewegen ist. Erst seit kurzem kennt man Katalysatoren – also Substanzen, die chemische Reaktionen beschleunigen – die die Verwertung von Kohlendioxid wirtschaftlich machen. Von einer Traumreaktion sprechen die Forscher von Bayer, die im Februar 2011 eine Pilotanlage zur Erzeugung von Kunststoffen aus Kohlendioxid in Betrieb genommen haben.

Die Anlage produziert Polyol, ein Vorprodukt für Polyurethan, einem Kunststoff, der zum Beispiel in Turnschuhen oder in Dämmmaterial zu finden ist. „Mit dem Verfahren“, so erklärt Stefan Paul Mechnig, ein Sprecher von Bayer MaterialScience, „können wir einen zweistelligen Prozentsatz des eingesetzten Erdöls durch Kohlendioxid ersetzen. Damit sparen wir nicht nur Rohstoffe, sondern auch die Energie, um das Erdöl zu verarbeiten“. In vier Jahren will Bayer Polyol aus Kohlendioxid in industriellem Maßstab herstellen, so Mechnig: „Als ein erstes Endprodukt sind Matratzen angedacht.“ Doch Kunststoffe auf Kohlendioxid-Basis alleine werden das Klimaproblem nicht lösen: 230 Millionen Tonnen Plastik wurden im Jahr 2009 weltweit produziert. Auch wenn die Menge stark steigt, ist sie weit entfernt von den knapp 30 Milliarden Tonnen Kohlendioxid, die pro Jahr in die Atmosphäre gelangen.


Algenzüchtung mit Kraftwerksabgasen (Foto: RWE)
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Kohlendioxid für Biomasse
Ein anderer Weg, Kohlendioxid zu verwerten, ist die Pflanzenzucht. Grünpflanzen sind eine natürliche Kohlendioxidsenke, denn sie nutzen das Gas zusammen mit Licht zum Wachsen (Energie-Perspektiven 2/2008). Im Braunkohlekraftwerk Niederaussem testet RWE seit 2008 eine Algenzuchtanlage, die mit den Kraftwerksabgasen gespeist wird. Die Algen produzieren Biomasse und reinigen dabei die Abgase von Kohlendioxid. Weil jede ihrer Zellen Photosynthese betreibt, verwerten Algen das Gas zehn Mal effizienter als Landpflanzen. Die RWE-Anlage produziert pro Jahr sechs Tonnen Algen aus zwölf Tonnen Kohlendioxid. „Im nächsten Schritt soll das Verfahren effizienter werden. Heute wachsen die Algen im Gewächshaus, das ist teuer. Alternativ könnte man sie im Freien züchten und die Kunststoffschläuche, in denen sie wachsen, im Winter mit der Abwärme des Kraftwerks heizen“, erklärt RWE-Sprecher Manfred Lang.

Die Algen sind in erster Linie als Lieferant von Biomasse für Biogasanlagen gedacht. Aber auch an Biosprit aus Algen wird intensiv geforscht, denn die Wasserpflanzen liefern rund 30 Mal mehr Treibstoff pro Quadratmeter Anbaufläche als zum Beispiel Raps. Noch fehlen allerdings Produktionsprozesse in industriellem Maßstab. Ein Knackpunkt der Algenzucht hinsichtlich des Klimaschutzes ist der Platzbedarf: Die Algen brauchen Licht zum Wachsen und können deshalb nicht dicht gepackt werden. Die RWE-Anlage verarbeitet auf 600 Quadratmetern zwölf Tonnen Kohlendioxid pro Jahr – der Flächenverbrauch für viele hundert Millionen Tonnen wäre enorm.

Knackpunkt Energieverbrauch
Das Kohlendioxid für die Polyol-Produktion bei Bayer stammt ebenfalls aus dem Braunkohlekraftwerk in Niederaussem. Dort betreibt RWE eine Pilotanlage zur Kohlendioxid -Wäsche, die bis zu 90 Prozent des Klimagases aus dem Abgas abscheidet. Der neu entwickelte Waschprozess verbraucht dabei 20 Prozent weniger Energie als die in der chemischen Industrie üblichen Verfahren. Das ist ein wichtiger Aspekt, denn jedes Watt Strom, das in die Abscheidung und Verarbeitung von Kohlendioxid fließt, bedeutet im Normalfall zusätzliche Emissionen. Einen anderen Weg verfolgt deshalb das Projekt CO2RRECT, das RWE und Bayer zusammen mit Siemens und mehreren Hochschulen und Instituten betreiben. Dabei wird der überschüssige Strom aus Wind- oder Sonnenenergie genutzt, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Der Wasserstoff reagiert mit Kohlendioxid aus den Kraftwerksabgasen und bildet Kohlenmonoxid, aus dem der Kunststoff Polycarbonat hergestellt werden kann.

Christine Rüth