Industrie entdeckt Luft als wertvollen Rohstoff
Baku, den 18. Januar (AZERTAG). Die Industrie hat Kohlendioxid als Ressource entdeckt. Den weltweiten Ausstoß wird das zwar kaum reduzieren, doch dem Gas kann in Matratzen, Kleidung und Kaffee ein zweites Leben eingehaucht werden.
Den meisten Menschen ist Kohlendioxid wegen seiner Auswirkungen auf das Klima ein Begriff. Weltweit kommen wir auf einen Ausstoß auf 35 Milliarden Tonnen, durch Autos oder Industriebetriebe. Mit fatalen Folgen: Die Kohlendioxid-Moleküle absorbieren Infrarotstrahlung und sorgen so für steigende Temperaturen, einen höheren Meeresspiegel und für Wetterextreme. Doch der Klimakiller kann auch als Rohstoff genutzt werden. Vor allem die Chemieindustrie sucht nach Wegen, um das Gas sinnvoll zu nutzen.
Welche Rolle dabei die Sorge um unser Klima spielt, sei einmal dahin gestellt. Ein größerer Innovationstreiber ist wahrscheinlich das Potential des Kohlendioxids als Erdölalternative. Der fossile Brennstoff treibt nicht nur Autos an, sondern liefert die Grundlage für Medikamente und ist wichtiger Bestandteil in Kunststoffen. Knapp zehn Prozent der weltweiten Förderung entfallen auf die Chemieindustrie. Das Erdöl wird bekanntermaßen teurer und knapper. Kohlendioxid aber gilt als ein aussichtsreicher Ersatzstoff mit fast unbegrenzter Verfügbarkeit.
Die Verbindung der beiden Stoffe liegt schon namentlich auf der Hand. Erdöl besteht zu mehr als 80 Prozent aus Kohlenstoff. Was auf dem Papier logisch erscheint, ist in der Praxis eine Herausforderung. Die größte Hürde ist derzeit die Gewinnung des Kohlendioxids aus den Abgasen der Industrie. Das Rauchgas muss in mehreren Schritten gefiltert werden, bis am Ende hochkonzentriertes Kohlendioxid übrig bleibt.
Ersatz für Kunststoff - Die Abscheidung ist äußerst energieintensiv - genau wie die spätere Aktivierung des Kohlendioxids im chemischen Prozess. Grund dafür: Die reaktionsträge Verbindung steht eher am Ende der Verbrennungskette. Deshalb sind für die Verarbeitung viel Energie, in Form von Wärme und Druck, und passende Katalysatoren nötig.
Dass die Nutzung zwar umständlich, aber nicht unmöglich ist, zeigt das „Dream production“-Projekt in Leverkusen. Bayer Material Science und die RTHW Aachen wollen Kohlendioxid als Kunststoffersatz nutzen. Seit 2011 gibt es eine entsprechende Pilotanlage. Das nötige Kohlendioxid wird direkt aus den Schornsteinwolken des Kohlekraftwerks Niederaußem gefiltert. Mit einem Katalysator sowie Druck und Wärme wird das hochkonzentrierte Kohlendioxid zu sogenannten „Polyolen“ verarbeitet, einem Ausgangsmaterial für „Polyurethan“.
Das klingt höllisch kompliziert, in unserem Alltag sorgt genau dieses Material für Ruhe und Entspannung. "Polyurethan ist ein Kunststoff, den man unter anderem zur Herstellung von Matratzen nutzt. Zwischen zehn und 25 Prozent Kohlendioxid könnte in dem Material bald stecken“, erklärt Christoph Gürtler, Forscher bei Bayer Material Science.
Matratzen aus Kohlendioxid - Ein vollständiger Erdölersatz ist in der Produktion nicht möglich; die Grenze des Machbaren liegt theoretisch bei einem Kohlendioxid-Anteil von 43 Prozent. Für das Unternehmen genügte dieses Potential, um die Pilotanlage weiterzuentwickeln. “Jeder Schritt, der uns unabhängiger vom Erdöl macht, ist sinnvoll. Außerdem überzeugt uns die Qualität der neuen Schaumstoffe“, sagt Gürtler. Ab 2015 sollen erste Matratzen mit einem Kohlendioxid-Anteil auf den Markt kommen. Eine Ausweitung auf andere Kunststoffproduktionen ist nicht ausgeschlossen.
Ein anderer Anwendungsbereich offenbart sich, wenn Kohlendioxid starkem Druck ausgesetzt wird. Unter diesen (Extrem-)Bedingungen verhält sich das Gas wie ein Lösemittel. Diese Eigenschaft nutzen Forscher am Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT für die Optimierung von Produktionsverfahren. „Vereinfach gesagt: Kohlendioxid kann in diesem Zustand Moleküle in Kunststoffe, Textilien oder Leder einbringen“, sagt UMSICHT-Ableitungsleiter Manfred Renner. Kohlendioxid wird dafür in einem Hochdruckbehälter verdichtet. In der Chemie spricht man von einem flüssigen bis überkritischen Zustand.
Unter diesen Bedingungen färben die Forscher beispielsweise Kunststoffoberflächen. Bei dem 200-fachen des Normaldrucks lösen sich Farbstoffe im Kohlendioxid auf und können in Kunststoffe eingebracht werden. Nach nur wenigen Minuten ist die Farbe nicht mehr abwischbar. Nach dem gleichen Prinzip haben die Oberhausener Forscher ein Verfahren zur Gerbung von Leder entwickelt. Das Leder rotiert dabei in einem Hochdruckbehälter. Das Kohlendioxid drückt das Gerb-Chrom in die Lederschichten.
