Umstrittenes CO2-Gesetz: Wie der Klimakiller doch noch genutzt werden kann
Umweltschützer und Wissenschaftler bezeichnen die CCS-Technologie als tickende Zeitbombe: Sie fürchten das unkontrollierte Entweichen der Gase nach Jahrzehnten
Nach monatelangen, oft zähen Verhandlungen soll die umstrittene unterirdische Speicherung von Kohlendioxid (CO2) in Deutschland erlaubt werden. Im Vermittlungsausschuss von Bundestag und Bundesrat haben sich Bund und Länder auf einen Kompromiss geeinigt. Laut der neuen Regelung soll die verpresste CO2-Menge auf 1,3 Millionen pro Jahr und Speicher begrenzt werden - zunächst waren drei Millionen Tonnen geplant. Zudem enthält der Kompromiss eine Klausel, nach der Bundesländer unter bestimmten Bedingungen Speicher in ihrem Gebiet verhindern können. Vor allem Schleswig-Holstein und Niedersachsen hatten auf eine solche Option gedrungen.
Vertreter der Energiebranche haben allerdings wenig Hoffnung, dass sich die sogenannte CCS-Technologie (Carbon Capture and Storage) in Deutschland durchsetzen wird - wegen der Bedenken von Umweltschützern und Wissenschaftler einerseits aber auch wegen der Proteste gegen die unterirdischen CO2-Lagerstätten. Sie fürchten, das unterirdisch gelagerte Gas könne nach Jahrzehnten unkontrolliert entweichen.
Bisher gibt es in Deutschland überhaupt nur eine Pilotanlage in Brandenburg. In dem Bundesland mit einem hohen Braunkohleanteil wollte der Energiekonzern Vattenfall für 1,5 Milliarden Euro ein CCS-Demonstrationskraftwerk bauen - nahm aber wegen des langen Gezerres um eine Regelung zunächst Abstand davon.
Zum Wegsperren zu wertvoll
Einfangen, in die Erde pressen und versiegeln - das CCS-Prinzip gilt unter einer wachsenden Zahl von Forschern ohnehin als Irrweg. Nicht nur, weil die Speichertechnik umstritten ist. Vor allem, so ihre Überzeugung, sei Kohlendioxid zu wertvoll, um es unter die Erde zu verbannen. Denn neue Technologien machen CO2 zu einem kostbaren Rohstoff für weite Teile der Industrie.
Die Palette der Einsatzmöglichkeiten reicht von Folien über Tupperboxen bis hin zu Zement. Schon heute wird CO2 zu Harnstoff für die Kunstdüngerherstellung und zu Aspirin verarbeitet. Schon bald könnte es auch - in einem mehrstufigen Verfahren mit Wasserstoff zu Sprit verarbeitet - Autos und Flugzeuge antreiben. Daher fordert mittlerweile auch ein Expertengremium der EU: Kohlendioxid dürfe nicht vergraben, sondern müsse recycelt werden.
Unterschätzter Rohstoff
Das ist neu. Bislang trauten Forscher der Idee, Kohlendioxid als Rohstoff zu nutzen, nicht viel zu. Das Recycling könne lediglich einen "geringen Beitrag von einem Prozent zur Reduktion der CO2 -Emissionen leisten", hieß es beim Verband der Chemischen Industrie noch vor wenigen Jahren. Nach Weltretten klang das nicht gerade - wäre aber dringend nötig. Schließlich summierte sich der Ausstoß von Kohlendioxid als Abgas zuletzt auf die kaum vorstellbare Menge von gut 30 Gigatonnen im Jahr.
Alessandra Quadrelli glaubt, dass die Wissenschaft die Möglichkeiten des Kohlendioxids bei Weitem unterschätzt. Die Leiterin des Lehrstuhls für Nachhaltigkeit forscht an der Universität Lyon - auch im Auftrag der EU - an Verwertungskonzepten: CO2 könnte in den nächsten Jahren zu einem der wichtigsten Grundstoffe der Chemieindustrie werden.
Quadrelli spricht daher von einer beginnenden Kohlendioxidwirtschaft - einer Wirtschaft, die den Stoff nicht nur ausstößt, sondern ihn zugleich produktiv zu nutzen weiß. Sie kalkuliert, dass sich mithilfe innovativer CO2 -Recycling-Technologien ein Zehntel der global erforderlichen Treibhausgasreduktion erzielen ließe. Das wäre etwa so viel, wie Unternehmen und Staaten mithilfe der strittigen CCS-Technik unterirdisch einlagern wollen.
Solarzellen gehören in der Stadt von Morgen zu den wichtigsten Technologien bei der Energiegewinnung. Die Integration in die Gebäudehüllen spart Material und verbilligt den Sonnenstrom.
Illustration: Javier Martinez Zarracina
Strom erzeugende Straßen gehören zu der Vision des amerikanischen Startup Solar Roadways. Die Oberfläche besteht aus einem extrem harten Glas, darunter befinden sich Solarzellen.
Im US-Bundesstaat Idaho wurde so der erste Strom erzeugende Parkplatz aus Solarmodulen gebaut.
Illustration: Javier Martinez Zarracina
Durch transparente Farbstoffsolarzellen können zusätzlich Fassadenflächen zur Energiegewinnung genutzt werden. Das australische Solarunternehmen Dyesol und der US-Glashersteller Pilkington wollen bereits in wenigen Jahren damit beginnen, Glas mit Solarzellen aus Farbstoffen zu bedrucken.
Illustration: Javier Martinez Zarracina
Einzelne Haushalte können sich zukünftig durch Kleinwindräder, die sich leicht auf Hausdächern und an Balkonbrüstungen montieren lassen, mit Strom versorgen.
Der Branchenverband RenewableUK rechnet damit, dass in England bis 2020 Kleinwindräder mit einer Gesamtleistung von 1,3 Gigawatt installiert sein werden - so viel wie ein großes Atomkraftwerk derzeit produziert.
Illustration: Javier Martinez Zarracina
Elektroautos könnten in den zukünftigen Megacities direkt am Parkplatz aufgeladen werden - durch Windenergie. Sanya Skypump heissen diese Windturbinen, die vom New Yorker Kleinwindanlagen-Startup Urban Green Energy entwickelt wurden.
Illustration: Javier Martinez Zarracina
Selbst Biomasse lässt sich in den Städten zur Energiegewinnung nutzen. Durch Fermentierungsanlagen wird aus dem angefallenen Müll Biogas erzeugt - womit sich wiederum gasbetriebene Fahrzeuge antreiben lassen. Zudem...
Illustration: Javier Martinez Zarracina
...lässt sich das gewonnene Biogas problemlos in das Gasleistungsnetz mischen. So können auch hocheffiziente Blockheizkraftwerke betrieben werden, die dann in den Kellern von Gebäuden Wärme und Strom erzeugen.
Illustration: Javier Martinez Zarracina
Selbst Algen lassen sich in der Megacity zur Treibstoffgewinnung nutzen. In speziellen Tanks, die auf Dächern oder Grünflächen montiert werden könnten, werden Miniorganismen gezüchtet, die dann mit chemischen Methoden in Öl oder Gas umgewandelt werden. Wissenschaftler der Uni Bielefeld testen momentan eine Methode, bei der Algen aus Sonnenlicht und Wasser Wasserstoff produzieren. So kann umweltfreundlicher Treibstoff gewonnen werden, mit dem...
Illustration: Javier Martinez Zarracina
...Brennstoffzellenautos angetrieben werden können, die in der Megacity von Morgen zum normalen Stadtbild gehören. Luftverschmutzung und Smog könnte so entgegengewirkt werden.
Illustration: Javier Martinez Zarracina
Auch die Wasserkraft soll in die urbanen Zentren zurückkehren - durch schwimmende Bojen, die mithilfe der Flussströmung Strom erzeugen. Das österreichische Startup Aqua Libre hat solche Strom-Bojen entwickelt - 2013 sollen sie in Serienfertigung gehen.
Illustration: Javier Martinez Zarracina
Ein wichtiges Kriterium beim Energie-Management der Städte der Zukunft ist es, Energie nicht nur zu erzeugen, sondern auch wieder zu verwerten. So hat das Schweizer Unternehmen Rabtherm ein Kanalrohr entwickelt, dass die Wärme des Schmutzwassers auf einen Wasserkreislauf in einer zweiten Rohrleitung überträgt. Durch einen Wärmetauscher wird die gewonnene Energie in eine nahegelegene Gebäudeheizung gespeist - 70 Prozent des Heizöls sollen somit gespart werden.
Illustration: Javier Martinez Zarracina
Wärme kann sogar auf Rädern verschickt werden. So hat das Dortmunder Startup LaTherm einen Container entwickelt, der mit Wärmespeichermaterial gefüllt ist. Abwärme von Gebäuden, die bisher ungenutzt durch den Schornstein ging, kann auf diese Weise gesammelt und wiederverwertet werden. In Dortmund wird so die Abwärme einer Deponiegasanlage dazu verwendet, die Heizungsanlage eines nahegelegenen Schwimmbads zu speisen.
Illustration: Javier Martinez Zarracina
Es ist ein plötzlicher Imagewandel, der dem Klimakiller den Schrecken nehmen könnte: Kohlendioxidrecycling sei ein "heißes Zukunftsthema", sagt auch CO2 -Expertin Martina Peters vom Chemiekonzern Bayer. Die Nobelpreisträger George Olah und Josef Stiglitz würdigen das Gas gar als künftigen Kraftstoff der Chemieindustrie.
Die Experten des US-Energieministeriums wollen diese Chancen nutzen. Sie haben seit 2010 rund 106 Millionen Dollar in die Vision einer Kohlendioxidwirtschaft gesteckt. Das Bundesforschungsministerium stellt ebenfalls seit 2010 100 Millionen Euro bereit. Nun steigen auch Chemieunternehmen in das Geschäft ein, darunter Evonik, BASF und Bayer - und mit ihnen Technologie- und Energiekonzerne wie Siemens, RWE und EnBW.
Schwierige Löschung von Windrad-Bränden
Die schmalen, hohen Windmasten sind bei einem Brand kaum zu löschen. Deshalb lassen Feuerwehrleute sie meist kontrolliert ausbrennen – wie im April in Neukirchen bei Heiligenhafen (Schleswig-Holstein).
Tiefflughöhe steigt
Die Bundeswehr hat die Höhe bei nächtlichen Tiefflügen angepasst. Wegen Windradmasten kann die Tiefflughöhe bei Bedarf um 100 Meter angehoben werden. Der Bundesverband Windenergie (BWE) begrüßt, dass dadurch Bauhöhen von bis zu 220 Meter realisiert werden können. Die Höhe des derzeit höchsten Windradtyps liegt bei etwa 200 Metern.
Dieselverbrauch durch Windräder
Viele neue Windkraftanlagen entstehen – ohne ans Netz angeschlossen zu sein. Solange der Netzausbau hinterherhinkt, erzeugen die Windräder keine Energie, sondern verbrauchen welche. Um die sensible Technik am Laufen zu halten, müssen Windräder bis zu ihrem Netzanschluss mit Diesel betrieben werden. Das plant etwa RWE bei seinem im noch im Bau befindlichen Offshore-Windpark „Nordsee Ost“.
Stromschläge für Feuerwehrleute
Solarzellen lassen sich meist nicht komplett ausschalten. Solange Licht auf sie fällt, produzieren sie auch Strom. Bei einem Brand droht Feuerwehrleuten ein Stromschlag, wenn sie ihren Wasserstrahl auf beschädigte Solarzellen oder Kabel halten. Diese Gefahr droht nicht, wenn die Feuerwehrleute aus sicherer Entfernung den Wasserstrahl auf ein Haus richten – aber, wenn sie dabei ins Haus oder aufs Dach gehen. Stromschlagsgefahr gibt es ebenso für Feuerwehrleute, wenn sie nach einem Straßenunfall Personen aus einem beschädigten Elektroauto bergen müssen.
Störende Schatten
Windräder werfen Schatten – manche Anwohner sehen darin eine „unzumutbare optische Bedrängung“, wie es das Verwaltungsgericht Gelsenkirchen ausdrückte. Es gab einer Klage recht, die gegen ein Windrad in Bochum gerichtet war. Im Februar wies das Bundesverwaltungsgericht die Revision des Investors ab. Das Windrad wird nun gesprengt.
Gestörte Navigation
Auf hoher See wird es voll. Windparks steigern nicht nur das Kollisionsrisiko mit Schiffen. Die Rotoren stören auch das Radarsystem. Der Deutsche Nautische Verein schlägt daher vor, dass Windparks nur genehmigt werden, wenn die Betreiber auch neue Radaranlagen an den Masten installieren.
Windrad-Lärm
Windräder drehen sich nicht nur, dabei machen sie auch Geräusche. Je stärker der Wind, desto lauter das Windrad – und das wollen viele Bürgerinitiativen nicht hinnehmen. Ein Beschwerdeführer aus dem westfälischen Warendorf erreichte im September 2011 vorm Verwaltungsgericht Münster zumindest, dass eine Windkraftanlage nachts zwischen 22 und 6 Uhr abgeschaltet wird.
Die Folge könnte sein, dass CO2 schon in wenigen Jahren in den meisten Alltagsprodukten steckt - von Badelatschen bis zu Medikamenten. Möglich wird das durch einen radikalen Technologiesprung: Zwar ist Kohlendioxid energiearm und reaktionsträge. Ohne hohen Energieaufwand ist der Stoff kaum zu verarbeiten. Zugleich aber ist Kohlenstoff - die Basis von CO2 - der unverzichtbare Grundbaustein vieler chemischer Verbindungen. Damit ist die Substanz auch Grundlage der gesamten Industrie.
Neue chemische Verfahren ermöglichen nun, das eigentlich gefürchtete Gas in bislang undenkbarem Maß einzusetzen: Mithilfe spezieller Substanzen, sogenannter Katalysatoren, helfen Forscher dem trägen Kohlendioxid auf die Sprünge. Die Katalysatoren aktivieren das unsichtbare CO2. Dadurch können andere Stoffe mit ihm reagieren. So entstehen neue Substanzen - etwa Flüssigkeiten oder Salze. Die werden dann zur Basis für Kunststoffe oder Baustoffe aller Art.
Blick aus der Röhre
Viele Bergfans wollen am liebsten im Einklang mit der Natur wandern. Wenn es aber im Hochgebirge abends kalt wird, benötigen sie nicht nur Schutz, sondern sie verbrauchen oft auch Kerosin, Gas oder Batterien für ihre Kocher. Eine überlebenssichernde und umweltfreundliche Übernachtungsmöglichkeit bietet jetzt die italienische Designfirma Leap-Factory. Ihre röhrenartige, schnee- und sturmsichere Mini-Lodge ist im Schnitt 3,5 Meter breit, acht Meter lang und 2,80 Meter hoch. In ihr sind Tische, Stühle, Toiletten und Waschbecken installiert. Nach Bedarf gibt es Kojenplatz für zwei bis zwölf Personen. Dafür dass es bei traumhafter Aussicht auf Himmel und Berge warm bleibt, sorgt die Fotovoltaikanlage auf dem Dach. Das Handicap: Mindestens 200 000 Euro kostet die 2500 Kilogramm schwere und mehrmodulige Schlafkapsel. Damit sich der Aufwand rechnet, bleibt das Biwak mehrere Wochen auf dem Berg und kann von verschiedenen Wanderern benutzt werden.
Sonnengrill statt Feuerstelle
Studenten des Massachusetts Institute of Technology (MIT) in den USA wollen den ultimativen Traum aller grünen Barbecue-Fans Realität werden lassen: Sie entwickeln einen Grill, der Hitze mithilfe von Sonnenenergie erzeugt, Wärme speichern kann und dadurch sogar nachts funktioniert. Ihr Prototyp baut auf einer Technologie von MIT-Professor David Wilson auf: eine spezielle, besonders leichte Linse bündelt das Sonnenlicht, das in Lithiumnitrat-Zellen gespeichert wird. Mit der Hitze der Wärmespeicher lassen sich dann Steak und Wurst grillen. Vor allem aber ist der „Cooker“ laut Wilson als umweltfreundliche und energiesparende Alternative zu den offenen Holzfeuern gedacht, die die Menschen in Entwicklungsländern als Kochstelle nutzen. Jeden Tag verbrennen weltweit mehr als drei Millionen Tonnen Feuerholz unter Töpfen und Pfannen. Vor allem in afrikanischen Regionen wird das Holz knapp. Wilsons Grill speichert Sonnenenergie für 25 Stunden und heizt auf über 230 Grad hoch. Solargrills mit derartiger Kapazität gab es zuvor nicht.
Wirbel-Säule
Frischer Wind aus Bayern: Das Unternehmen MRT Wind hat eine neues Minikraftwerk für den Zuhause-Gebrauch entwickelt. Das Besondere: Das 2,50 Meter hohe Windrad dreht sich nicht wie die üblichen Propeller-Systeme um die Horizontalachse, sondern um die Vertikalachse. „Dadurch kann man unabhängig von der Windrichtung Strom erzeugen“, erklärt Geschäftsführer Neil Cook. Ab einer Windgeschwindigkeit von 1,5 Metern pro Sekunde gewinne die Anlage Energie. Die Miniwindräder sind nach Herstellerangaben lautlos und lassen sich genehmigungsfrei installieren. Die ersten Testgeräte sind in Betrieb. Preis: ab 7000 Euro pro Stück.
Leselicht in Hülle und Fülle
Der US-Hersteller SolarFocus bringt Licht ins Dunkle des E-Readers von Amazon: Mit einer leuchtenden Hülle namens Solar Kindle Lighted Cover. Sie schützt das Gerät nicht nur vor Kratzern, sondern bietet dem E-Reader auch eine netzunabhängige Notstromversorgung sowie eine LED-Leselampe. Damit lässt sich der Kindle nun auch in absoluter Dunkelheit nutzen. Gespeist wird das Licht aus einem eingebauten Akku, der über die Solarzellen auf der Außenseite der Hülle geladen wird. Auf der Consumer Electronics Show (CES) in Las Vegas, eine der weltweit größten Messen für Unterhaltungselektronik, ist die Hülle als eine der besten Innovationen 2012 in der Kategorie nachhaltige Technologien ausgezeichnet worden. Schon nach acht Stunden Sonnenlicht, so verspricht der Hersteller, habe die Batterie genug Saft, um dem Kindle drei Tage Strom zu liefern. Kosten: rund 80 Dollar.
Insel-Lösung in der Südsee
Es könnte ein Entwurf des US-Verpackungskünstlers Christo sein. Tatsächlich haben sich japanische Architekten der Shimizu Corporation diese überdimensionale Seerosenstadt ausgedacht – mit kompletter Infrastruktur und üppiger Vegetation. In der Südsee auf der Höhe des Äquators soll die klimafreundliche, selbstversorgende Trauminsel schwimmen. Dort gibt es viel Sonne und kaum Taifune. Das Fundament soll aus wabenförmigen, mit Wasser und Luft gefüllten Betonröhren bestehen, um so der Insel Auftrieb und Stabilität zu verschaffen. Die Technik haben die Japaner bereits bei schwimmenden Bohrinseln erprobt. Jede ihrer sogenannten grünen Flossen hat einen Durchmesser von drei Kilometern und einen Hauptwohnbezirk mit einem kelchartigen, 1000 Meter hohen Wohn- und Arbeitsturm, in und um den herum 40.000 Menschen wohnen sollen. 350 Hektar Nutzfläche bleiben den Bewohner, um ihre Lebensmittel zu produzieren. Baubeginn soll 2050 sein.
Stadt-Tomaten
Weil es Kosten und Energie spart, erobert die Landwirtschaft die Innenstädte. In Deutschland soll nun „inFarming“ beginnen, ein Erntesystem fürs Büro, in dem Pflanzen vom gereinigten Abwasser und der Abwärme der Gebäude gedeihen. „Wir wollen Dächer für den Anbau von Gemüse nutzen“, sagt Volkmar Keuter, der verantwortliche Leiter am Oberhausener Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheit- und Energietechnik. Die Idee: Nach dem Job erntet der Angestellte noch im Gewächshaus auf dem Bürodach sein Gemüse. Auf einem Viertel der 1200 Millionen Quadratmeter deutschen Büroflachdächer könnten die Pflanzen gedeihen, rechnet Keuter vor. Sie würden in Städten jährlich rund 28 Millionen Tonnen CO2 binden. Das entspreche 80 Prozent der CO2-Emissionen von industriellen Betrieben in Deutschland. Erste Versuche laufen derzeit im Fraunhofer-Testhaus für neue Gebäudesysteme in Duisburg.
Superunkräuter und Powerwanzen
Gentechnisch veränderte Pflanzen schaden Bauern mehr als sie nutzen. Das ist das Fazit einer Studie von 20 führenden Umwelt- und Verbraucherschutzvereinigungen aus aller Welt, die auch Regierungen beraten. Dabei waren die Verheißungen groß: schmackhaftere Erdbeeren, weniger Unkrautvernichtungsmittel und höhere Erträge für Raps, Mais, Soja und Baumwolle. Sogar Welthunger, Klima- wandel und Bodenerosion sollten die Pflanzen zurückdrängen, deren Erbgut Biologen im Labor gezielt verändert haben. „Doch keines der Versprechen, das die Hersteller vor 20 Jahren zur Einführung der vermeintlichen Wunderpflanzen gaben, haben sie erfüllt“, heißt es in der Studie.
Stattdessen leiden Bauern unter negativen Auswirkungen: In Brasilien und Argentinien setzen sie auf ihren Feldern heute doppelt so viel Unkrautvernichtungsmittel ein wie auf konventionellen Feldern; auf Indiens Baumwollfeldern ist der Einsatz von Pestiziden sogar um das 13-Fache gestiegen. In China hat sich durch den Anbau von gentechnisch veränderter Baumwolle eine an sich harmlose Population von Wanzen verzwölffacht und bedroht jetzt die Pflanzen. In den USA, wo die meisten genmanipulierten Pflanzen wachsen, fördert ihr Anbau die Ausbreitung von Superun-kräutern, die Unkrautvernichtungsmitteln widerstehen.
Die drei großen Saatgutunternehmen Monsanto, Dupont und Syngenta kontrollieren heute mehr als zwei Drittel der weltweiten Saatgutverkäufe. Monsanto hat zudem 95 Prozent des indischen Saatgutmarktes für Baumwolle im Griff. Die Folge: Die Preise steigen stetig.
Erneuerbare Energien
11 Milliarden Euro haben die Deutschen beim Import von Brennstoffen wie Öl und Gas durch erneuerbare Energien 2011 eingespart. Ihr Anteil an der Stromversorgung lag im Jahr 2011 bei rund 20 Prozent. Das ergab eine Studie des Bundesverbandes Erneuerbare Energie.
"Die Experten sind sich dieser Prozesse lange nicht bewusst gewesen", sagt Joe Jones, Chef des US-Technologieunternehmens Skyonic, das aus Kohlendioxid mineralische Produkte wie Kalk und Soda herstellt, die vor allem in der Bauindustrie gefragt sind. Insgesamt lassen sich aus Kohlendioxid bisher 26 Baustoffe wie Zement und Mörtel herstellen. Das britische Startup Novacem etwa gewann für seinen grünen Zement aus CO2‚ erst kürzlich mehrere Auszeichnungen.
Auch das US-Unternehmen Novomer gehört zu den Pionieren der CO2 -Wirtschaft. Das Bostoner Unternehmen ist der erste Hersteller weltweit, der massenhaft Kunststoff aus Kohlendioxid produziert. Und die Bostoner forschen an Dutzenden weiteren CO2 -Recyclingverfahren.
Günstige Alternative
Dabei entstehen fast nebenbei neue Innovationen. So besitzt das Novomer-Plastik - das zur Hälfte auf Kohlendioxid basiert - völlig neue Eigenschaften: Sobald man es berührt, wird es durch die Körperwärme weich und lässt sich beliebig verformen. Beim Loslassen verfestigt es sich wieder. Damit könnte das Material intelligente Klebestreifen für Umschläge ermöglichen, die dann fixiert sind, wenn der Kunde sie ablegt. Nimmt er den Umschlag wieder zur Hand, wird der Kleber weich, und der Umschlag lässt sich öffnen. Noch etwas ist ungewöhnlich: Der neue Kunststoff sei schon jetzt preiswerter als etablierte Massenware, sagt Jason Anderson, der bei Novomer für neue Geschäftsfelder zuständig ist.
Als Nächstes wollen die US-Pioniere den Rost besiegen. Noch 2012 will Novomer mit dem niederländischen Biotech-Unternehmen DSM eine Metallbeschichtung aus CO2 -Plastik auf den Markt bringen, die Maschinen, Geräteteile und Metallspulen wie eine unsichtbare Haut vor Korrosion schützt. Novomer nutzt dafür das Kohlendioxid aus dem Abgas einer Ethanolfabrik. Es reagiert in den stählernen Tanks bei 70 Grad Celsius mit einer Flüssigkeit, die aus fossilen Rohstoffen erzeugt wird. Nach ein paar Stunden Rühren unter hohem Druck wird der Kunststoff abgezweigt.
Doch das klappt nur dank eines Katalysators, der die Reaktion 300-fach beschleunigt und den Energieverbrauch senkt. Dieses metallhaltige Pulver ist der eigentliche Kniff des Verfahrens. Seine Zusammensetzung verrät Novomer daher nicht.
Europäer und Chinesen wollen nachziehen
Jetzt beeilen sich chinesische und europäische Chemikalienproduzenten, dem Pionier nachzueifern - allen voran BASF: Vor wenigen Wochen präsentierte der Ludwigshafener Chemiekonzern mit Siemens einen Staubsauger, dessen schwarz glänzende Hülle aus einem CO2 -Plastik-Hybrid besteht. Zwar stecken darin auch noch herkömmliche Kunststoffe. Dennoch sei die Ökobilanz besser, als würde das Kohlendioxid unter der Erde gespeichert, sagt BASF-Projektmanagerin Anna Katharina Brym.
Genaue Zahlen rückt sie nicht heraus. Nur so viel verrät sie: Jede Woche werde im Labor in Ludwigshafen eine halbe Tonne Kohlendioxid vernichtet und mit einer erdölbasierten Komponente am Ende zu einer Tonne glasklaren Polypropylenkarbonats geschmolzen.
Forscher wollen Methoden entwickeln um Treibstoff aus CO₂ herzustellen: Eine Lösung für Ressourcen- und Klimaprobleme
Der Chemiekonzern aus Ludwigshafen möchte mit dem neuen Kunststoffgemisch die wachsende Zahl umweltbewusster Biokunden ansprechen. Daher werden die Techniker des Unternehmens das neue Plastik zunächst vor allem für kompostierbare Verpackungen einsetzen.
Kunden können dann gleich ein dreifach gutes Gewissen haben: Sie schonen endliche Ressourcen (Erdöl), tun etwas gegen das Müllproblem (das Plastik verrottet) und reduzieren den Treibhauseffekt (in der Packung ist CO2 gebunden).
Radikaler Richtungswechsel
Doch Verpackungen sind nur eines von vielen Einsatzfeldern neuer Kunststoffe. Mindestens ebenso wichtig für den Alltag sind Schäume. Sie sind Basis für Turnschuhe, Sturzhelme, Matratzen und Dämmplatten. Auch sie lassen sich aus CO2 herstellen. Führend auf dem Feld ist der Chemiekonzern Bayer. In den vergangenen Monaten stellte das Unternehmen bereits etliche Tonnen flüssigen Basisstoff für Schäume aus CO2 her - sogenannte Polyole.
Ein Katalysator auf Basis von Zink macht das möglich. Die zähflüssige Substanz besteht knapp zur Hälfte aus dem Treibhausgas. Sie wird zum gefragten Schaum weiterverarbeitet, der bisher aus Erdöl hergestellt wird. "Das können wir nun durch CO2‚ ersetzen", sagt Bayer-Chemikerin Peters.
Es wäre ein radikaler Richtungswechsel, denn bis dato hängt die chemische Industrie vom Erdöl ab. Um diese Abhängigkeit zu verringern, kooperiert Bayer mit dem Energiekonzern RWE als CO2 -Lieferant. Ab 2015 soll die industrielle CO2 -Plastik-Produktion anlaufen.
All das nützt dem Klima. Kunststoffe aus Kohlendioxid sind "gute Langzeitspeicher" für das Klimagas, sagt der Chemiker Walter Leitner von der RWTH-Aachen. Die Produkte haben eine lange Lebensdauer und können oft problemlos recycelt werden. Das Kohlendioxid bleibt dabei im Material gebunden. Nur wenn es in einer Müllverbrennungsanlage verfeuert würde und wieder in die Luft entweicht, wäre der Klimaeffekt dahin.
So weit zur Theorie. Doch was bringt das Klimaplastik wirklich? Die Forscher rund um den RWTH-Chemiker rechnen nach. Noch sind die Bilanzen nicht ganz fertig. Aber Bayer-Mitarbeiter deuten einen positiven Ausgang an. Mit solchen Bilanzen muss sich die Kohlendioxidindustrie messen lassen, findet die EU-Forscherin Quadrelli. Sie ist optimistisch, dass viele Techniken der Prüfung standhalten werden, zumal gerade eine Fülle neuer Verfahren entwickelt werde.
Bayer forscht nach Chemikalien
So forscht etwa Bayer an der CO2-basierten Erzeugung von Ameisensäure, einer Massenchemikalie, die sich unter anderem als Enteisungsmittel eignet, als Grundstoff für Rheuma-Tabletten oder zum Imprägnieren von Leder.
Selbst texanische Kühe fressen neuerdings ein weißes Salz, in dem Kohlendioxid aus einer Zementfabrik aus San Antonio steckt. Es soll die Mägen der Tiere vor Übersäuerung schützen. Bei dem Salz handelt es sich um den massenhaft eingesetzten Stoff Natriumbikarbonat, der schon heute zum Backen, als Wandfarbe, Bleichmittel und Waschpulver eingesetzt wird. Bislang mussten Minenbetreiber jedes Jahr rund 40 Millionen Tonnen davon aus Seen und Bergwerken fördern. Die Herstellung des Stoffes aus Kohlendioxid sei dagegen um ein Drittel preiswerter, versichert Skyonic-Manager Jones.
Seit April 2010 produziert sein Unternehmen 40 Tonnen des auf CO2 basierenden Salzes jährlich. Im März begann der Bau einer größeren Fabrik für 125 Millionen Dollar. Sie soll 75 000 Tonnen Kohlendioxid jährlich vernichten und im Gegenzug 143 000 Tonnen Salz liefern.
Das Produkt sei laut Jones so rein, dass sein Unternehmen es auch an Nahrungsmittelhersteller verkaufen werde, etwa für das Backen von Keksen und Sandkuchen. Auch Glasfabrikanten, Shrimps-Züchter und Algenproduzenten haben Interesse bekundet: Denn nach Studien der Universität Texas wachsen Algen nach Zugabe von Natriumbikarbonat drei Mal schneller.
Ein Geniestreich wäre es, Treibstoff aus CO2 herzustellen. Ressourcen- und Klimaprobleme wären zugleich gelöst. Forscher interessieren sich vor allem für Methanol, das wie Ethanol - das etwa dem E10-Benzin beigemischt wird - ein Alkohol ist.
Doch während bei der Produktion von Ethanol massenhaft Kohlendioxid entweicht, passiert bei der Methanolherstellung das Gegenteil: CO2 wird gebunden, etliche Gigatonnen des Treibhausgases verschwinden aus der Erdatmosphäre. Mit Methanol können Autos fahren, Flugzeuge fliegen und Chemikalien erzeugt werden. Zwar ist Methanol giftig - ein Vorwurf der Kritiker. "Aber auch Benzin verursacht Vergiftungen, wenn es verschluckt wird", verteidigt Nobelpreisträger Olah den Stoff.
Im japanischen Osaka ist der Grundstein für eine Methanolwirtschaft bereits gelegt. Der Chemiekonzern Mitsui Chemicals erzeugt dort in einer Fabrik seit 2009 jedes Jahr 100 Tonnen Methanol. Die Herstellung sei allerdings noch energieaufwendiger als die traditionelle Erzeugung aus Erdöl, räumt das Unternehmen ein.
In diesem Punkt ist das isländische Unternehmen Carbon Recycling International schon weiter. Das Unternehmen liegt im Südwesten der Insel, zwischen Vulkanen und grünen Wiesen. In dieser ländlichen Idylle ist Erdwärme im Überschuss verfügbar. Kochend heißes Wasser schießt allerorten aus der Erde.
Und so nahm im November 2011 eine 15 Millionen Euro teure Fabrik ihren Betrieb auf, die knapp 4000 Tonnen Methanol pro Jahr liefert. Gefüttert wird sie mit Tausenden Kubikmetern Kohlendioxid aus einem benachbarten Kraftwerk. Das Produkt landet später in europaweit verkauftem Sprit, dem bis zu drei Prozent Methanol beigemischt werden darf. Ab 2013 will der isländische Betrieb seine Produktion auf 50 Megatonnen Methanol aufstocken.
Fotosynthese im Labor
Eine CO2 -Industrie, die sich zudem auf erneuerbare Energien stützt, würde dem Klima noch mehr nützen und fossile Energieträger weiter schonen. Vorbild dieser Vision ist die Natur: Pflanzen wandeln Kohlendioxid mithilfe von Sonnenlicht in Biomasse - sprich Biochemikalien wie Kohlenwasserstoffe, Fette und Eiweiße - um.
Diese sogenannte Fotosynthese ins Labor zu holen ist ein alter Traum von Chemikern. Hunderte Forschergruppen weltweit arbeiten daran, ihn Realität werden zu lassen. BASF und EnBW beispielsweise versuchen, Kohlendioxid mit Sonnenlicht in Kraftstoff zu verwandeln.
Das Bremer Startup Sunfire hat dasselbe Ziel vor Augen: Per Elektrolyse spalten sie Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff auf. Der reagiert mit CO2 in mehreren Syntheseschritten zu Benzin, Diesel und Kerosin. Solar- und Windkraftanlagen liefern saubere Energie für den Prozess. Das Züricher Unternehmen Climeworks hat für das Sunfire-Verfahren einen Filter entwickelt, der das benötigte CO2 aus der normalen Atemluft fischt. Das Duo aus Bremen und der Schweiz kalkuliert mit Erzeugungskosten von zunächst 1,20 bis 1,50 Euro je Liter. Nächstes Jahr nimmt es eine erste Testanlage in Betrieb.
Und es gibt weitere Ideen zur künftigen Treibstoffversorgung.
Vergangenes Jahr präsentierte das kalifornische Startup Sun Catalytix ein künstliches Blatt - daumennagelgroß und schwarz, nicht grün wie das natürliche Vorbild. Aber an seiner Oberfläche sprudeln Sauerstoff und Wasserstoff empor, die aus Kohlendioxid, Wasser und Licht entstehen. Damit könnten - so hoffen die Erfinder - eines Tages Brennstoffzellen-Autos angetrieben werden.
Die Marktreife des Sonnensprits wäre ein sensationeller Durchbruch, sagt EU-Forscherin Quadrelli. Es wäre gleichgültig, wenn dann noch Kohlendioxid aus dem einen oder anderen Auspuff oder Fabrikschlot weht, weil andernorts das Kohlendioxid wieder von künstlichen Bäumen und Blättern abgefangen würde.
Es wäre der Kohlenstoffkreislauf, von dem die Forscher seit Jahren träumen.
Teile dieses Textes sind am 21. Mai 2012 in der WirtschaftsWoche erschienen
