In der Kreislaufwirtschaft ist Abfall ein schmutziges Wort

Neue Denk- und Verfahrensweisen sind dringend erforderlich, um die Umweltbelastung durch die Industrie, die Landwirtschaft und die Gemeinden zu senken, da weithin anerkannt wird, dass eine Fortführung des „business as usual“ nicht nachhaltig wäre. Ein EU-finanziertes Projekt weist den Weg in die Zukunft, um die Verschwendung von Abfällen zu reduzieren.

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Das EU-finanzierte Projekt NO-WASTE war der Erforschung und Erprobung neuer Ansätze gewidmet, welche erneuerbare Energien maximieren und gleichzeitig Abfälle und Emissionen auf ein Minimum reduzieren. Die Katalyse spielte zur Erreichung dieses Ziels eine entscheidende Rolle. Deren Funktionsweise basierte konkret auf der Produktion von Wasserstoff und Synthesegas aus Abfällen, aus der Nutzung von CO2, organischen Gasen und landwirtschaftlichen Rückständen. Für die Entwicklung neuer Produkte wurde zudem ein optimiertes hydrothermales Karbonisierungsverfahren entwickelt. Das transnationale Netz des Projekts führte multidisziplinäre Experten aus Finnland, Frankreich, Deutschland, Brasilien, Marokko und China zusammen. Materialauswahl für die nachhaltige Nutzung natürlicher Rohstoffe Eines der wichtigsten Ziele des NO-WASTE-Projekts war die Unterstützung der sogenannten Kreislaufwirtschaft. Ein Vorzeigebeispiel hierfür waren die Projektmaßnahmen zur Nutzung von Abfallprodukten als Sekundärrohstoffe. Projektkoordinatorin Professor Riitta Keiski erklärt hierzu: „Ein einzigartiger Aspekt des Projekts war, dass wir Abfall nicht wie bisher üblich auf Feststoffe reduzierten, sondern ebenfalls Flüssigkeiten und Gase berücksichtigen.“ Die Abfallprodukte wurden auf Grundlage ihres Potenzials zur nachhaltigen Wiederverwendung ausgewählt. Ein Tool zur Bewertung der Nachhaltigkeit mit unterstützenden Kriterien, das in Finnland entwickelt worden war, half bei dem Auswahlverfahren. Die angewandte qualitative Methode zur Steuerung der Rohstoffauswahl in den frühen Phasen des Prozessdesigns bspw. für die Produktion von Adsorptionsmaterial basierte auf den Prinzipien der Grünen Chemie. Ein weiteres Auswahlkriterium war das Vorkommen von Abfallprodukten in den teilnehmenden Ländern. In Marokko wurde beispielsweise Aktivkohle aus landwirtschaftlichen Rückständen extrahiert; nach der Verarbeitung steigert die daraus resultierende Mikroporosität die für Adsorptions- und chemische Reaktionen zur Verfügung stehende Fläche. Bei der Verarbeitung kamen die transnationalen Aspekte des Projekts zum Tragen. Doktor Satu Ojala, die Teil des Teams war, meint hierzu: „Die marokkanischen Rohstoffe waren Rückstände aus der Verwendung von Oliven und Argan. Ein marokkanischer Forscher verarbeitete den Rohstoff zunächst in Marokko und wurde dann nach Deutschland entsandt, um ein hydrothermales Karbonisierungsverfahren (Hydrothermal Carbonisation, HTC) anzuwenden. Im Anschluss ging er nach Finnland, um diesen [Rohstoff] zur Wasserreinigung einzusetzen und die Beseitigung von Herbiziden, pharmazeutischen Stoffen und endokrinen Disruptoren wurde erfolgreich getestet.“ Ein Katalysator für Umweltmaßnahmen der EU NO-WASTE leistete bewusst einen Beitrag zu EU-Strategien, die darauf abzielen, die europäische Energieversorgung sicherer, erschwinglicher und nachhaltiger zu machen. Durch die Nutzung von Katalysatoren wurden die Reaktionsgeschwindigkeiten verbessert, die bei bestimmten Umwandlungsprozessen erforderlich sind und der Energiebedarf somit minimiert. Da Katalysatoren während Reaktionen nicht verbraucht werden, können diese wiederverwendet werden. Ein Fokus war beispielsweise die Produktion von Wasserstoff aus abfallbasierten Materialien. Dies leistete einen direkten Beitrag für die Entwicklung alternativer, umweltschonender Kraftstoffe. Doktor Nicolas Bion, ein Mitglied des Teams, hebt hierbei hervor: „Wir integrierten Forschung, um fossile Brennstoffe in der metallurgischen Industrie durch abfallbasierte Energie zu ersetzen, bei der Biogas zur Produktion von Synthesegas genutzt wird, welches wiederum zur Erzreduzierung genutzt werden kann. Dies ist ein Bereich, in dem wir weiterhin forschen.“ Das Projekt unterstützte ebenfalls die Ziele der EU zur Reduzierung der Treibhausgase. Dies beispielsweise, indem über katalytische Oxidation Methanemissionen durch Kohleminen in China reduziert werden. Katalytische Oxidation wurde ebenfalls genutzt, um Emissionen in Form flüchtiger organischer Verbindungen (Volatile Organic Compound, VOC) abzuschwächen. Indem die Verbrennung von VOCs verhindert wird, da diese stattdessen als Produktionsrohstoffe genutzt werden, wird der Entstehung von CO2-Emissionen Einhalt geboten, weil der Kohlenstoff in der chemischen Verbindung zurückgehalten wird. Das Team untersucht momentan bemerkenswerterweise die Weiterverwendung von VOCs zur Produktion wertvoller chemischer Stoffe, indem katalytische Materialien entwickelt werden, die: selektiv bei der Formaldehydproduktion sind, die ohne Wirkungseinbußen schwefeltolerant sind und die unter löslichen Bedingungen und bei geringen Temperaturen funktionieren.

Schlüsselbegriffe

NO-WASTE, erneuerbare Energien, Emissionen, Biogas, Kreislaufwirtschaft, nachhaltige Entwicklung, flüchtige organische Verbindungen, Oxidation, Prinzipien der Grünen Chemie, Olive, Argan, Wasserreinigung

Utilization of Industrial By-products and Waste in Environmental Protection

In der Kreislaufwirtschaft ist Abfall ein schmutziges Wort

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