Die Umwandlung von Kohlenstoffdioxid in eine vermarktbare Chemikalie

EU-geförderte Wissenschaftler arbeiten derzeit an der Umwandlung von CO2 in eine nutzbare Chemikalie. Hierfür soll ein nachhaltiges, energieeffizientes Verfahren entwickelt werden, das von der Industrie im großen Stil eingesetzt werden könnte.

Energie

Die Umwandlung von Kohlenstoffdioxid in eine nützliche Substanz ist keine neue Idee. Es wurden bereits viele Projekte ins Leben gerufen, die es jedoch nie über das Stadium der akademischen Forschung hinaus schafften. In Projekten werden tendenziell selten Technologien entwickelt, die kommerziell und im großen Stil eingesetzt werden können. In einem Projekt könnte allerdings genau dies gelingen: In CYCLICCO2R wurde eine wertvolle Chemikalie aus CO2 gewonnen, und das auf wirtschaftlich tragbare Weise. Akademische Studien wurden der industriellen Anwendung einen Schritt näher gebracht, indem das industrielle Potential von Prozessen auf kommerzieller Ebene bewertet wurden. Die Projektforscher hoffen, dass ihre Arbeit von der Industrie oder in einem Nachfolgeprojekt weitergeführt wird. Darüber hinaus möchten sie ein wichtiges Beispiel dafür liefern, wie CO2 sinnvoll genutzt werden kann. Aus Kohlenstoffdioxid können zyklische Carbonate gewonnen werden. Die beiden am weitesten verbreiteten Vertreter dieser Stoffe sind Ethylencarbonat und Propylencarbonat, doch spezialisiertere zyklische Carbonate, wie beispielsweise das im Projekt entwickelte, sind auch von hohem kommerziellen Interesse. „Zyklische Carbonate sind für die Industrie wichtige Chemikalien, die über eine breite Palette von Anwendungen verfügen, darunter die Verarbeitung von umweltfreundlichen Lösungsmitteln, Lithium-Ionen-Batterien, Farben und Beschichtungen, Harzen und Polymeren“, erklärt Erin Schols, die Projektkoordinatorin von CYCLICCO2R. „Sie werden oft aus der Reaktion eines Epoxids mit CO2 gewonnen, die bei hohen Temperaturen und/oder hohem Druck stattfindet. Kürzlich entdeckte Katalysatoren, etwa diejenigen, die an der Universität York entwickelt und in CYCLICCO2R eingesetzt wurden, ermöglichen jetzt jedoch, diese Reaktion bei Raumtemperatur ablaufen zu lassen“, fügt Schols hinzu. Zu den Vorteilen zählen gesenkte CO2-Emissionen dank der Anwendung aktiverer Katalysatoren, weniger energieintensive Prozessbedingungen sowie die Nutzung biobasierter Rohstoffe. „Das im Projekt entwickelte Verfahren ist für eine Auswahl zyklischer Carbonate anwendbar, von denen einige bereits kommerziell genutzt werden. Aufgrund der niedrigeren Produktionskosten und den Vorteilen für die Umwelt könnten diese spezialisierten zyklischen Carbonate in Zukunft vermehrt eingesetzt werden“, sagt sie. Die Projektmitglieder untersuchen derzeit, wie das Verfahren vom Labormaßstab auf den kommerziellen Maßstab angehoben werden. „Dies könnte mit Herausforderungen verbunden sein. So müssen die Reaktoren vergrößert und der Katalysator in größerer Menge kosteneffektiv produziert werden“, erklärt Schols. Das Projekt befindet sich nun in einer entscheidenden Phase, in der das Verfahren anstatt im Labor in einer kleinen Produktionsanlage demonstriert werden soll. Wenn die CYCLICCO2R-Forscher bei dieser Demonstration erfolgreich sind und positive Analyseergebnisse erhalten, könnte ihr größter Industriepartner den Prozess bis zur vollen kommerziellen Umsetzung weiterentwickeln. Das Projekt trägt wesentlich zur Senkung der CO2-Emissionen bei, verfolgt jedoch noch weitere Ziele. „Indem wir nachweisen, dass CO2 tatsächlich industriell nutzbar ist, hoffen wir, Interesse an der Weiterentwicklung dieser Verfahren zu wecken“, so Schols. Die Projektforscher möchten zudem zeigen, dass die Nutzung fossiler Brennstoffe als Rohstoff in der Chemikalienproduktion vermindert werden kann, indem verstärkt biobasierte Rohstoffe verwendet werden. So würde die EU außerdem unabhängiger vom Import dieser Brennstoffe werden. „Gleichzeitig arbeiten wir daran, die öffentliche Wahrnehmung zur Umwandlung von CO2 in eine nutzbare Substanz zu verbessern. Zu diesem Zweck entwickeln wir unter anderem eine App für politische Entscheidungsträger, die wissenschaftliche Gemeinschaft und die allgemeine Öffentlichkeit“, merkt sie abschließend an.

Schlüsselbegriffe

CYCLICCO2R, Kohlenstoffdioxid, zyklische Carbonate, fossile Brennstoffe, Rohstoffe, Energieeffizienz

Production of Cyclic Carbonates from CO2 using Renewable Feedstocks

Die Umwandlung von Kohlenstoffdioxid in eine vermarktbare Chemikalie

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