Greentech-Serie: Holzreste, Pflanzen, Plastikmüll – Die Chemie sucht nach neuen Rohstoffquellen
Düsseldorf. Eine warme Jacke auf Holzbasis könnte zum neuen Vorzeigeprojekt des deutschen Herstellers für Outdoorkleidung Vaude werden. Die Fleecejacke ist wie üblich aus der weitverbreiteten Kunststofffaser Polyester gefertigt. Doch statt Erdöl-Rohstoffe sind in den Fasern chemisch aufgearbeitete Holzreste verarbeitet.
Die erneuerbaren Chemikalien für das Projekt werden aus einer neuen Anlage im ostdeutschen Leuna geliefert, deren Betrieb seit einigen Wochen hochgefahren wird. Gebaut hat die knapp eine Milliarde Euro teure Raffinerie für Biochemikalien der finnische Papier- und Zellstoffspezialist UPM.
Gut 500 Kilometer westlich von Leuna hat der Kunststoffhersteller Lyondell-Basell vor wenigen Tagen ein ähnlich gelagertes Projekt gestartet: In Wesseling bei Köln will er erneuerbare Chemikalien aus Kunststoffmüll wiedergewinnen. Einen dreistelligen Millionenbetrag investiert der Konzern in den Bau des ersten deutschen Werks für chemisches Recycling im industriellen Großmaßstab.
Es sind zwei weitere Schritte beim Umbau der Kunststoff- und Chemieproduktion. Angetrieben von Zielen und Zwängen im Klimaschutz sucht die Industrie nach Lösungen, wie sie von den fossilen Rohstoffen Öl und Gas wegkommt. Der Bedarf soll langfristig aus erneuerbaren Quellen wie Pflanzen, Kohlendioxid oder Plastikabfällen gedeckt werden.
Biomasse statt Öl und Gas – ein aufwendiger Prozess
Für die Industrie ist das eine milliardenschwere Umstellung mit Tücken. Technisch kommen die Firmen voran, beobachtet Michael Carus, Leiter des auf biobasierte Wirtschaft spezialisierten Nova-Instituts – auch wenn die zahlreichen Krisen die Entwicklung zuletzt etwas gebremst haben.
Die Grundidee des Umbaus ist simpel: Für die Produktion von Kunststoffen und Chemikalien braucht die Industrie Kohlenstoff. Das Molekül kommt in zahlreichen Rohstoffen vor. Die Chemie hat seit 150 Jahren ihre Produktion dabei perfekt auf die Verarbeitung von Rohöl und Erdgas ausgerichtet. Dieses System ist technisch optimiert und kostengünstig.
Damit zeigt sich eines der zentralen Probleme bei der Umstellung auf klimafreundliche Alternativen. „Produkte, die mit nicht-fossilen Rohstoffen hergestellt werden, sind derzeit erheblich teurer als ihre fossilen Gegenstücke“, heißt es in einer Analyse der deutschen Denkfabrik Future Climate Architects (FCA).
Der Bedarf an Kohlenstoffen wird nicht sinken – im Gegenteil: Bis 2050 könnte sich der Verbrauch weltweit auf 1,15 Milliarden Tonnen pro Jahr verdoppeln, hat das Nova-Institut berechnet. Heute kommt die benötigte Menge zu 90 Prozent aus Erdöl und Gas.
Allein die Plastikherstellung verbraucht riesige Mengen. Bis 2022 ist die Kunststoffproduktion auf weltweit 386 Millionen Tonnen pro Jahr gestiegen. Nur vier Millionen Tonnen davon werden auf Basis erneuerbarer Rohstoffe gewonnen.
Für das Ziel einer CO2-freien Chemie im Jahr 2050, wie es die EU und die Konzerne erreichen wollen, müsste sich das Verhältnis also praktisch umdrehen. Gelingen kann dies nach Prognosen des Nova-Instituts nur mit einem Dreiklang: 20 Prozent des Kohlenstoffbedarfs der Chemie könnten aus Biomasse gedeckt werden, ein Viertel aus der Nutzung von CO2 als Rohstoff. Mehr als die Hälfte müsste aus dem Recycling von Plastikabfällen kommen.
1. Holz und Pflanzen – Biomasse mit Tücken
Die mit Holzresten hergestellte Outdoorjacke sticht heraus, ist aber nur eines der Projekte, bei denen Biomasse benutzt wurde:
- Das Hamburger Start-up Traceless Materials hat einen Kunststoffersatz aus Agrarabfällen entwickelt. Daraus können etwa kompostierbare Pommesgabeln hergestellt werden. Die Stoffe stammen aus Resten der Getreideverarbeitung in Brauereien. Jetzt wird die erste großtechnische Produktionsanlage gebaut.
- Die schwedische Neugründung Reselo hat ein Gummi entwickelt, das ohne fossile Rohstoffe auskommt. Es besteht zu 100 Prozent aus Birkenrinde. Die Firma will die Technologie zusammen mit dem finnischen Reifenhersteller Nokian Tyres zur Marktreife bringen.
- Der Leverkusener Kunststoffhersteller Covestro hat im Frühjahr die weltweit erste Pilotanlage für Anilin aus erneuerbaren Quellen gestartet. Diese für Dämmschaum wichtige Chemikalie wird bisher aus Rohöl gefertigt. Bio-Anilin basiert hingegen auf Stroh oder Zuckerrüben.
Die Nutzung von Pflanzen als neuer Rohstoffquelle für die Chemie hat Grenzen: Die Future Clean Architects halten die mit einer verstärkten Agrarlandnutzung verbundenen Umweltkosten für beträchtlich. Dazu kommt: Biomasse werde zu einem sehr großen Teil in konkurrierende Anwendungen wie die Herstellung von nachhaltigen Treibstoffen für Flugzeuge und Schiffe fließen.
2. Schwierige Nutzung von Kohlendioxid
Ausgerechnet der Klimakiller CO2 könnte zum Klimaretter werden – wenn das Gas eingefangen und der Kohlenstoff daraus gewonnen wird. Zahlreiche energieintensive Industriekonzerne wollen ihre Produktionen so umrüsten, dass CO2 direkt im Werk abgefangen werden kann und konzentriert für die Chemie zur Verfügung steht.
Die Technologie dafür ist schon im Einsatz. Covestro etwa hat Kunststoffe auf CO2-Basis entwickelt, die in Matratzen oder Autoscheinwerfern eingesetzt werden. Doch auch bei der Nutzung des Klimakillers zeigen sich Hürden.
Die Aufspaltung des Gases gilt als sehr energieintensiv. Der Prozess wäre also nur klimafreundlich, wenn zu 100 Prozent erneuerbare Energie zum Einsatz kommt, heißt es in der FCA-Analyse. Dazu kommt: Kunststoffe auf CO2-Basis sind teurer als die hergebrachten.
3. Recycling – umstrittene Wiederverwertung
Beide Probleme zeigen sich auch bei der Rohstoff-Gewinnung durch Recycling. Plastikmüll gilt als einer der größten Quellen für Kohlenstoffe. Doch erst ein Zehntel des weltweiten Plastikabfalls wird wiederverwertet. Und das betrifft fast nur einfachen, sortenreinen Kunststoff, wie man ihn von Wasserflaschen und Duschgel-Behältern kennt.
Das Potenzial ist groß. Recycelter Kunststoff ist aber teurer als Neuware auf Ölbasis, entsprechend gedämpft ist die Nachfrage. Die EU wird daher verpflichtende Recycling-Quoten etwa bei Verpackungsmaterial einführen. Das könnte dann auch für das chemische Recycling gelten, wie es Lyondell-Basell in Wesseling im Großmaßstab umsetzen will.
Beim chemischen Recycling werden komplexe und verbundene Kunststoffe aufwendig in die ursprünglichen Grundbestandteile zerlegt. Umweltverbände wie der Nabu kritisieren das Verfahren, weil es sehr energieintensiv sei und Giftstoffe freisetze.
Ohne chemisches Recycling wird der grüne Umbau aber nicht gelingen, gibt sich Michael Carus vom Nova-Institut überzeugt. Nicht nur beim Recycling sei die Politik gefordert, mit festen Quoten die Anwendung zu fördern. Carus hält die gesamte Rohstoffwende nur dann für machbar, wenn die Politik den Unternehmen mehr Anreize gebe.
Serie „Diese grünen Ideen könnten die Welt verändern“: Von Wellenkraftwerken, CO2-freiem Zement und Solaranlagen im Weltraum bis zu energiespendenden Algenarten – überall gibt es Ideen mit dem Potenzial, die Welt zu verändern. Nur wenige schaffen den Durchbruch. Wir stellen einige der interessantesten Innovationen vor. Wissenschaftlich begleitet wird die Serie von dem unabhängigen Thinktank Future Cleantech Architects.