Bitte warten...
Autoabgase

Vom Klimaschädling zum Rohstoff Kohlendioxid nachhaltig nutzen

Ein Teil Kohlenstoff, zwei Teile Sauerstoff, kurz C-O-2: Das ist Kohlendioxid. Um den Ruf dieses Gases steht es nicht zum Besten. Denn zu viel CO2 in der Atmosphäre bewirkt, dass sich die Erde aufheizt wie die Luft in einem Treibhaus. Doch könnte CO2 eventuell auch nutzbar gemacht werden?

In Kohlendioxid steckt wertvoller Kohlenstoff

In Kohlendioxid steckt wertvoller Kohlenstoff

Schon ganz am Anfang der Erdgeschichte gab es Kohlendioxid in der Lufthülle unseres Planeten. Ohne das wärmende CO2 wäre es heute bitter kalt auf der Erde. Die Ozeane wären dick zugefroren. Und Leben hätte auf einer Erde ohne das Treibhausgas wohl nicht entstehen können.

Zucker aus Kohle

Ganz zu Anfang enthielt die Erdatmosphäre 30 Prozent Kohlendioxid. Doch vor etwa zweieinhalb Milliarden Jahren sind Algen und erste Pflanzen entstanden. Und sie haben damit begonnen, CO2 einzufangen. Haben daraus mit Hilfe der Sonnenenergie Zucker hergestellt und andere Substanzen, die ihre Zellen brauchen. Viel von dieser Biomasse hat sich als fossile Kohle, als Erdöl und Erdgas im Boden abgelagert.

Klimakiller Industrie

Klimakiller Industrie - lässt sich das Kohlendioxid abfangen und weiter nutzen?

Die Folge: Heute sind nicht mehr 30 Prozent CO2 in der Atmosphäre, sondern nur noch 0,04 Prozent. Doch mittlerweile steigt der Anteil des Treibhausgases wieder. Denn wir verbrennen in großem Stil Kohle, Öl und Erdgas. Schleudern damit das darin gespeicherte Kohlendioxid in die Luft und heizen das Klima an. Und obwohl wir von der Klimaerwärmung wissen, hat sich daran kaum etwas geändert.

Industrie als Hauptproduzent

Denn auch wenn zum Beispiel Autos immer weniger CO2 ausstoßen - die wirklich großen Mengen fallen in der Industrie an, wo Stahl oder Zement hergestellt werden, oder auch in Kohle- oder Erdgaskraftwerken. Dass dort so viel Kohlendioxid entsteht, hat aber auch einen Vorteil: Man kann das CO2 in den Schornsteinen einfangen und es dann unterirdisch lagern.

Auto betanken

Methanol als Treibstoff der Zukunft?

Doch es gibt noch einen besseren Weg. Mit CO2 kann man nämlich durchaus etwas Sinnvolles anfangen - findet Ingo Krossing von der Universität Freiburg. Der Chemiker will diese Vision verwirklichen - und arbeitet daran im Labor des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme. Die Forscherinnen und Forscher wollen aus Kohlendioxid einen Kraftstoff herstellen, nämlich Methanol.

Strom in Wasser

Außer CO2 brauchen sie dazu ein weiteres Gas, nämlich Wasserstoff. Und den können sie ganz einfach aus Wasser erzeugen - sie brauchen nur elektrischen Strom hineinzuleiten. Der Plan sieht nun so aus: Strom zerlegt Wasser. Dabei entstehen Gase, unter anderem Wasserstoff - und der soll mit CO2 zu Methanol reagieren. Letztlich bedeutet das, dass sich elektrische Energie in der Flüssigkeit Methanol speichern lässt. Und das wird in Zukunft interessant werden.

Wenn diese Vision Wirklichkeit wird, könnte die Herstellung von Methanol aus CO2 ein wichtiger Baustein der Energiewende werden. Die setzt ja gerade auf die erneuerbaren Energieformen - zum Beispiel auf Wind- oder Sonnenstrom. Diese Quellen sprudeln aber nicht gleichmäßig: Die Sonne scheint nicht immer, und auch der Wind weht, wie er will - oder eben nicht.

Wohin mit zu viel Wind?

Windrad und Solarmodule auf einer Wiese

Alternative Energie liefern nicht immer Energie , wenn man sie braucht

Für die Stromnetzbetreiber ist das ein Problem: Manchmal wird schon jetzt zu viel regenerative Energie erzeugt. Windräder müssen dann abgeschaltet werden, und Sonnenstrom verpufft ungenutzt, weil er nicht ins Netz eingespeist werden kann. Deshalb suchen Expertinnen und Experten dringend nach Möglichkeiten, diesen überschüssigen Strom zu speichern. Methanol ist dafür eine der besten Optionen, weiß Ingo Krossing.

In den hiesigen Industrieanlagen fällt mehr als genug Kohlendioxid an, und Methanol wird ebenfalls in großen Mengen benötigt. Vor allem in der Chemiebranche, die daraus Lösungsmittel, Kunststoffe und vieles mehr herstellt. Darüber hinaus kann man Methanol auch Benzin zusetzen oder es in andere Treibstoffe umwandeln. Wenn man die verbrennt, wird das Treibhausgas zwar wieder frei - aber doch deutlich weniger als bei fossil erzeugtem Kraftstoff.

Fliegen mit CO2

Wasserpflanze Egeria densa im Aquarium

Algen als Treibstoff der Zukunft?

Methanol ist aber nicht der einzige Treibstoff, der sich aus Kohlendioxid erzeugen lässt. Züricher Forscher haben es geschafft, mit Hilfe von Sonnenstrom und CO2 Kerosin, also Flugzeugbenzin, chemisch herzustellen. Ein anderes Projekt hat das gleiche Ziel, setzt aber nicht auf die Chemie, sondern auf Algen. Wie Pflanzen bauen sie Kohlendioxid in ihre Zellen ein, wenn die Sonne scheint.

Einige Arten erzeugen dabei bestimmte Öle, die sich zu Kerosin oder auch zu Dieselkraftstoff umwandeln lassen. Noch sind all diese Ansätze im Versuchsstadium. Doch eines spricht dafür, dass sie aussichtsreich sind: An jedem Projekt ist ein großer Erdölkonzern beteiligt.

Methan als Speicher

Methan ist künstliches Erdgas: Sein Name klingt ähnlich wie Methanol, aber der Unterschied ist größer, als es die zwei fehlenden Buchstaben vermuten lassen: Im Gas Methan kann die Energie bei weitem nicht so konzentriert gespeichert werden wie im flüssigen Methanol. Außerdem trägt Methan noch viel stärker zum Treibhauseffekt bei als CO2. Man muss also darauf achten, dass es nicht in die Atmosphäre entweicht. Doch für Methan gibt es bereits ein Speicher- und Verteilsystem, nämlich das Erdgasnetz.

Tankdeckel im Erdgasauto

Tankdeckel im Erdgasauto

Die Pilotanlage für Methanisierung von CO2 in Werlte im Emsland betreibt der Automobilhersteller Audi. Er stellt dort Methan als Treibstoff für Erdgasautos her. Im Prinzip geht das ähnlich wie die Herstellung von Methanol, nur die Details unterscheiden sich. Für beide Prozesse wird neben CO2 auch Wasserstoff benötigt - und der stammt aus der Wasserspaltung mit Strom. Auch Methan eignet sich also als Speichersubstanz für elektrische Energie.

Rohstoffwende

Das Treibhausgas CO2 könnte also ein wichtiges Element der Energiewende werden. Lassen sich doch daraus Speichersubstanzen herstellen, die dringend gebraucht werden. Neben der Umstellung hin zu regenerativen Energien findet zurzeit aber - weitgehend unbemerkt - noch eine Wende statt: die Rohstoffwende. Ein Großteil unserer Alltagsprodukte basiert derzeit auf den fossilen Rohstoffen Erdöl und Erdgas: Kunststoffe zum Beispiel, Verpackungen, Farben, Medikamente und vieles mehr. Doch fossile Rohstoffe gehen zur Neige.

Handwerker bringt Dämmplatte an

Auch Dämmplatten lassen sich aus umgewandeltem Kohlendioxid gewinnen

Die Bayer-Forschung baut Kohlendioxid in ein Ausgangsmaterial für Polyurethan ein. Dieser Kunststoff mit dem Kürzel PU ist in Schaumstoff zu finden, und damit in vielen Alltagsprodukten: Dämmplatten, Bürostühle, Sportschuhe und nicht zuletzt Matratzen. Fast jedes fünfte Kohlenstoffatom im Polyurethanschaum stammt bei dem Bayer-Verfahren nicht mehr aus Erdöl, sondern aus CO2.

Jedes Kohlenstoffatom zählt

Jahrelange Vorversuche in einer Pilotanlage haben überzeugende Ergebnisse geliefert: Es ist technisch möglich, Kohlendioxid in den Kunststoff einzubauen - und es wird sich langfristig auch finanziell lohnen, glaubt das Unternehmen. Deshalb baut Bayer zurzeit eine Produktionsanlage auf, die bis zu 6000 Tonnen des PU-Ausgangsmaterials pro Jahr aus dem Treibhausgas herstellen soll. Das soll die Produktion auf der Basis von Erdöl ergänzen.

Für die Industrie ist das vor allem deshalb interessant, weil sie damit für ihre Produkte weniger Erdöl braucht. Bayer entwickelt bereits ein neues Material etwa für Skischuhe, bei dem doppelt so viel Kohlenstoff aus CO2 in den Kunststoff eingebaut wird, wie bei den Matratzen. Für die Unternehmen ist sozusagen jedes Kohlenstoffatom ein Gewinn, das nicht aus fossilen Quellen stammt.

Klima oder wirtschaftliche Interessen?

Wie groß ist aber der Beitrag gegen den Treibhauseffekt, wenn Kohlendioxid als Rohstoff genutzt wird? Äußerst bescheiden, meint André Bardow von der RWTH Aachen. Er hat die Treibhausgas-Bilanz der beiden Verfahren zur Herstellung von Matratzen verglichen: aus Erdöl und aus dem CO2-haltigen Ausgangsprodukt. Und kommt zu dem Ergebnis, dass das CO2-Recycling alleine das Klimaproblem nicht lösen kann.

Baby liegt auf einer Matratze

Matratzen auf der Basis von aufbereitetem Kohlendioxid - Werkstoff der Zukunft?

All diese Forschung ist also nicht in erster Linie dazu gedacht, den Treibhauseffekt aufzuhalten. Der Hauptgrund ist ein anderer: CO2 als Rohstoff hilft der Industrie, unabhängiger vom Erdöl zu werden. Auch der Forschung, die Methanol oder Methan aus Kohlendioxid erzeugen will, geht es nicht in erster Linie darum, das Klima zu retten: Diese beiden Substanzen sind ideal, um regenerative Energie zu speichern, die im Stromnetz gerade nicht gebraucht wird.

Doch all diese Ansätze zeigen eben auch einen Wandel: CO2 ist nicht mehr der lästige gasförmige Industriemüll, den die Menschheit am besten auf Nimmerwiedersehen in die Atmosphäre pustet. Achim Schaadt vom Fraunhofer-Institut in Freiburg hofft, dass das Treibhausgas eines Tages sogar ein unentbehrlicher Rohstoff wird.

Weitere Themen in SWR2