CO₂-Nutzung - Vom "Schadstoff" zum Wertstoff

An Hochschulen und in der Industrie nehmen in den letzten Jahren die Aktivitäten auf dem Forschungsgebiet der stofflichen Nutzung und des Recyclings von CO₂ zu. Im neuen Potsdamer Institut für Klima, Erdsystem und Nachhaltigkeit (IASS), dessen Gründungsdirektor der frühere Bundesumweltminister Klaus Töpfer ist, geht es um die sinnvolle Nutzung von CO₂. "Man muss mit CO₂ etwas anderes machen können, als es in die Atmosphäre entweichen zu lassen oder als Abfall unter der Erde zu verpressen", so Töpfer. Rund 9 Mio. ? stellen der Bund und das Land Brandenburg jährlich dem Institut zur Verfügung, das sich als Schnittstelle zwischen Wissenschaft, Politik und Gesellschaft versteht. Forscher aus der gesamten Welt sollen sich hier zusammenfinden und Ideen für eine nachhaltigere Zukunft entwickeln.

Schon heute wird reines CO₂ genutzt: Es dient zum Beispiel als technisches Gas zur chemischen Reinigung, als Arbeitsmittel in Kühlgeräten und in Gewächshäusern für bessere Pflanzenwachstumsbedingungen. Die Lebensmittelindustrie benötigt CO₂ für Getränke und zur Wasserneutralisation. Kohlendioxid und Kohlenmonoxid sind Ausgangsstoffe zur Herstellung verschiedener Werkstoffe, beispielsweise Polyurethan, Karbonate und Methanol.

Der in Frage kommende Anwendungsbereich ist noch sehr niedrig gegenüber dem derzeitigen anthropogenen Ausstoß. Bezogen auf den heutigen globalen CO₂-Ausstoß beträgt die stoffliche Nutzung von CO₂ mit gut 100 Mio. t/a weltweit weniger als 0,5%.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) verfolgt einen dreifachen Ansatz: die Vermeidung von CO₂-Emissionen, die Speicherung von CO₂ im Boden (Carbon Capture and Storage - CCS) und die Verwertung von CO₂ als Rohstoff. Im Mai 2009 hat das BMBF die Fördermaßnahme "Technologien für Nachhaltigkeit und Klimaschutz - Chemische Prozesse und stoffliche Nutzung von Kohlendioxid" veröffentlicht. Sie unterstützt Wissenschaft und Wirtschaft, gemeinsam innovative Technologien und Verfahren zu entwickeln und zu erproben. Es geht um die Änderung bzw. Erweiterung der Rohstoffbasis durch die Verwertung von CO₂ zu Basischemikalien. Hinzu kommt die stoffliche Verwertung von CO₂ als Kohlenstoffbaustein für chemische Produkte. In den kommenden fünf Jahren werden im Rahmen dieser Förderung insgesamt 100 Mio. ? bereitgestellt.

Ein Ziel ist es, CO₂, das für die Herstellung bestimmter Produkte nötig ist und extra produziert werden muss, durch abgeschiedenes CO₂ aus Kraftwerken zu ersetzen. Bislang gewinnt die chemische Industrie den Kohlenstoff aus Mineralöl. Mit einer neuen Katalysatortechnik ist es der Bayer AG in einer Pilotanlage gelungen, ein chemisches Vorprodukt zu entwickeln, in das CO₂ eingebunden wird. Dieses so gewonnene Vorprodukt wird dann zu Polyurethanen weiterentwickelt. Das CO₂ stammt aus der CO₂-Wäsche, mit der CO₂ aus dem Rauchgas eines Braunkohlekraftwerkes der RWE Power AG abgetrennt wird.

Auch die Biotechnologie bietet eine Reihe von Ansätzen, die zur Reduktion von CO₂ beitragen können: Methanherstellung durch Mikroalgen, die Induktion von Algenblüten im Meer durch Eisendüngung oder Verfahren mit Algen, die CO₂ aus über sie geleiteten Rauchgasen aufnehmen. Des Weiteren könnte mithilfe von Mikroben aus dem Rauchgas Biomasse entstehen, die zu industriell nutzbaren Produkten verarbeitet wird - wie etwa neuen Biomaterialien und chemischen Zwischenprodukten.

Um die gesamten Potenziale in naher Zukunft zu erschließen, werden noch viele aussagekräftige Daten für systematische Analysen benötigt, um dann möglichst vielfältige und Erfolg versprechende Anwendungsbereiche in der Weiterverwertung und stofflichen Nutzung von CO₂ zu finden.