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aus Wolken geformte CO2-Schrift

Abfallprodukte nutzen Kohlendioxid als Rohstoff

Wenn heutzutage der Begriff "CO2" fällt, denken die meisten wahrscheinlich erst einmal an den Treibhauseffekt und die globale Erwärmung. Doch das könnte sich bald ändern: Die Chemieindustrie ist gerade dabei, Kohlendioxid - trotz einiger Schwierigkeiten - als alternativen Rohstoff für sich zu entdecken.

Wie kommt man an das CO2?

In der Atmosphäre befindet sich zu viel CO2 für unser Klima. Wer das Treibhausgas als Rohstoff nutzen will, kann es trotzdem nicht einfach dort herausholen. Jens Weber, Spezialist für Stofftrennungen an der Hochschule Zittau-Görlitz, hält es für unrealistisch, das CO2 direkt aus der Umgebungsluft zu gewinnen. Da das Kohlendioxid relativ verdünnt sei, müsse man es an den Stellen sammeln, an denen es in höheren Anreicherungen vorliege. Solche Stellen sind beispielsweise Kraftstoffanlagen, Kraftwerke, oder der Autoauspuff.

Kraftwerke mit großen Dampfwolken

CO2 ist zu einem großen Teil für die globale Erwärmung verantwortlich. Aber kann das Kohlendioxid auch nützlich sein?

Natürliche Materialien als Kohlendioxid-Filter

Jens Weber hat entdeckt, dass Kohlendioxid gerne in sogenannten porösen Polymeren hängen bleibt. Solche Molekülknäuel kann man sich wie einen Abwasch-Schwamm vorstellen. Nur sind die Löcher so klein, dass gerade ein CO2-Molekül hineinpasst. Weil es ihm um eine nachhaltige Lösung ging, hat Jens Weber solche Materialien in der Natur gesucht. Angefangen hat er mit Birkenrinde, die er so behandelt hat, dass sie sich mit CO2 vollsaugt. Inzwischen ist er auf eine bessere Lösung gestoßen: Lignin, den braunen Stoff, der Holz zusammenhält. Professor Jens Weber erklärt, wie Lignin zur CO2-Anlagerung verwendet werden kann:

"Das Lignin kommt im Holz vor, gibt den Pflanzen ihre Festigkeit und ihre Struktur. Damit kann man chemisch noch nicht so furchtbar viel machen. Man kann es aber sozusagen ankokeln. Dann bekommt man eine hohe Porosität und, wenn man das chemisch richtig steuert, genau auch die richtige Porenstruktur für die CO2-Adsorption."

Kraftwerke testen bereits

Diese Struktur sorgt dafür, dass Kohlendioxid in den Poren haften bleibt. Das angekokelte Lignin kann man in einen Filter füllen, und dann zum Beispiel das Abgas aus einem Kraftwerk durchleiten. In den winzigen Löchern wird Kohlendioxid erst einmal gespeichert. Später tauscht man das Filtermaterial aus und gewinnt daraus das reine CO2. Im Labor funktioniert das gut, und einige Kraftwerke testen bereits, ob sie Kohlendioxid in solchen porösen Substanzen aus der Natur abfangen können.

Laut Jens Weber können auch andere Rohstoffe, wie Kokosnussschalen, zur CO2-Filterung verwendet werden. Im internationalen Umfeld werde bereits mit verwandten Materialien geforscht. Kraftwerke müssen für jede Tonne Kohlendioxid bezahlen, die sie in die Atmosphäre blasen. Deshalb wollen sie ihre Abgase gerne davon befreien. Sie erproben dafür aber auch ganz andere Techniken. Welche sich letztlich durchsetzen wird, ist noch offen.

Birkenstämme

Lignin, das in Holz enthalten ist, kann angekokelt und dann zur CO2-Anlagerung verwendet werden.

Wie wird aus CO2 ein nützliches Produkt?

Wie auch immer - haben die Forscher das CO2 einmal gewonnen, taucht das nächste Problem auf. Thomas Werner vom Rostocker Leibniz-Institut für Katalyse erklärt es folgendermaßen:

"Das CO2 ist sehr stabil. Man benötigt sehr reaktive und energiereiche Moleküle sowie Katalysatoren, um CO2 zu einer Reaktion zu bewegen und dann letzten Endes in ein nützliches Produkt zu überführen."

Die Forscher wollen also den Kohlenstoff aus dem CO2 in Kunststoffe und vieles mehr einbauen. Doch ohne Katalysatoren könnten sie das träge Kohlendioxid überhaupt nicht aus der Reserve locken. Die Rostocker Chemiker haben es geschafft, auf der Basis von CO2 spezielle ringförmige Strukturen herzustellen. Für diese Substanzen gibt es interessante Anwendungen.

Verwendungsmöglichkeiten von C02-Substanzen

Laut Thomas Werner können Substanzen auf der Basis von CO2 beispielsweise als Elektrolyte in Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden. Auch nachhaltige Lösungsmittel ließen sich herstellen: Weil diese eine sehr geringe Flüchtigkeit hätten, könnten sie in chemischen Prozessen nicht ungewollt in die Atmosphäre entweichen.

Auch als Weichmacher für Kunststoffe kommen diese Substanzen in Frage. Hier sucht die Industrie, genau wie bei den Lösungsmitteln, nach Alternativen. Denn herkömmliche Weichmacher sind oft gesundheitsschädlich. Das ist bei denjenigen auf CO2-Basis wohl nicht der Fall. Dies könnte für die Firmen ein Grund sein, eines Tages auf die neuen Produkte umzuschwenken. Ein anderer Grund wäre, dass CO2 auch langfristig unbegrenzt zur Verfügung steht, die Erdölvorräte sind dagegen endlich sind.

Forscherin im Labor

Wie kann CO2 gewonnen werden? Und wie kann das Kohlendioxid dann weiterverarbeitet werden?

Warum die Industrie das CO2-Potential kaum nützt

Trotzdem lassen sich die Unternehmen Zeit mit einer Umstellung auf den Rohstoff CO2, beobachtet Thomas Werner. Als Grund für dieses Verhalten nennt Werner vor allem finanzielle Gesichtspunkte: Neuerungen werden in der Industrie nur dann eingeführt, wenn durch diese ein deutlich höherer Gewinn zu erwarten ist.

Und dafür gibt es bis jetzt erst ein Beispiel: Schaumstoff für Matratzen. Den Rohstoff dafür stellt die Firma Covestro - bis vor kurzem Bayer Material Science - teilweise aus CO2 her. Doch es ist gut möglich, dass bald neue Produkte hinzu kommen. Denn immer mehr Forscher arbeiten an Verfahren, um Kohlendioxid einzufangen und zu etwas Sinnvollem umzuwandeln.

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