Kohlendioxid als Rohstoff

Vom Aspirin über Sportschuhe bis hin zur Windel – Kohlenstoff ist ein unverzichtbarer Bestandteil unserer Alltagsprodukte. Das Bundesforschungsministerium unterstützt Innovationen, die Kohlendioxid als nachhaltige Kohlenstoffquelle nutzbar machen.

Viele aus CO2 erzeugte Produkte dienen als sogenannte Basischemikalien in der chemischen Industrie. Sie können als Ausgangsmaterialien für viele weitere Produkte genutzt werden. © ©industrieblick - stock.adobe.com

Alternativer Rohstoff für die Industrie

Etwa 21 Millionen Tonnen Kohlenstoff wandelt die chemische Industrie in Deutschland jährlich in Produkte wie Outdoorbekleidung, Zahnbürsten oder Autoreifen um. Knapp 90 Prozent davon stammen aus fossilen Quellen wie Erdöl, Kohle oder Erdgas, bei deren Förderung und Verarbeitung erhebliche Treibhausgasemissionen entstehen. Für den Klimaschutz ist es daher in Zukunft wichtig, Produkte nachhaltig herstellen zu können – also ganz ohne fossilen Kohlenstoff. Die Erforschung und Nutzung alternativer Kohlenstoffquellen steht daher im Fokus der Fördermaßnahmen zur stofflichen Nutzung von Kohlendioxid des Bundesforschungsministeriums.

Kohlendioxid (kurz CO2) ist in großen Mengen überall vorhanden und kann durch innovative Technologien als Rohstoff nutzbar gemacht werden. So kann eine effiziente Kohlenstoffkreislaufwirtschaft aufgebaut und der Einsatz fossiler Ressourcen verringert werden. CO2 kann zum Beispiel in Kunststoffe eingebaut werden. Aus diesen nachhaltigen Kunststoffen können dann Matratzen, synthetische Fasern oder auch künstliches Gummi hergestellt werden. Diese neuen Produkte haben mehrere Vorteile: Sie haben  eine verbesserte Ökobilanz und zum Teil sogar bessere Eigenschaften als ihre fossilen Vorgänger.

Energiewende unterstützen mit Langzeitspeichern

Viele aus CO2 erzeugte Produkte dienen als sogenannte Basischemikalien in der chemischen Industrie. Das heißt: Sie können als Ausgangsmaterialien für viele weitere Produkte genutzt werden. Manche dieser Chemikalien, zum Beispiel Methan (künstliches Erdgas) oder Methanol, haben zudem noch eine zweite nützliche Funktion: Sie sind lager- und transportfähige Langzeitspeicher für Strom aus erneuerbaren Quellen. Diese stofflichen Energiespeicher können eine wesentliche Rolle beim Umbau des Energiesystems spielen, in dem Strom aus erneuerbaren Quellen wie Sonne und Wind nicht bedarfsgerecht produziert werden kann. Anders als in Batterien können in Form von Gasen oder Flüssigkeiten sehr große Energiemengen über einen langen Zeitraum gespeichert werden. Die 51 deutschen Gasspeicher halten derzeit beispielsweise 234 Milliarden Kilowattstunden – eine Energiemenge, mit der umgerechnet etwa 234 Milliarden Waschmaschinenladungen gewaschen werden könnten. Zukünftig könnten diese statt mit fossilem auch mit künstlichem Erdgas aus CO2 beladen werden.

Zusätzlich können aus CO2 mithilfe von erneuerbarem Strom synthetische Kraftstoffe erzeugt werden (Power-to-Fuel). Diese können in Bereichen eingesetzt werden, in denen Batterien aufgrund der eingeschränkten Reichweite mittelfristig noch keine Alternative zum Verbrennungsmotor darstellen. Hierzu zählt der Flug- und Schiffsverkehr, aber auch der Langstreckenverkehr auf der Straße.

Doppelt für den Klimaschutz

Durch den Einbau von CO2 in Produkte werden im Idealfall doppelt Treibhausgasemissionen eingespart. Zum einen wird CO2 direkt als Baustein verwendet und eingebaut. Zusätzlich wird der Einsatz von fossilem Rohstoff verringert, wodurch die mit Förderung und Verarbeitung verbundenen Emissionen eingespart werden.

Besonders hoch sind die Treibhausgaseinsparungen bei Materialien, die CO2 langfristig binden und die in großen Mengen gebraucht werden. Hierzu zählen zum Beispiel Baumaterialien wie Zementzuschlagsstoffe, welche durch die sogenannte Mineralisierung aus CO2 erzeugt werden können. Das eingesetzte CO2 wird dabei in natürlichen Mineralien aber auch in Abfallprodukten, z.B. Stahlwerksschlacken, im Prinzip versteinert. Bei diesem Prozess wird sogar Energie frei, so dass auf den Einsatz von erneuerbarem Strom verzichtet werden kann. Die Zementindustrie hat sich selbst verpflichtet, bis 2050 85 Prozent ihrer Emissionen zu neutralisieren. Mittels Mineralisierung kann der CO2-Fußabdruck der Zement- und Kalkindustrie erheblich gesenkt werden. Gleichzeitig können marktfähige Produkte entstehen.