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CO2 als alternativer Rohstoff für die Chemie- und Kunststoffindustrie

Quelle: MatX

Kohlendioxid ist nicht nur ein klimaschädliches Abgas! Kohlendioxid lässt sich auch als alternativer Rohstoff und als chemischer Baustein für Kunststoffe nutzen. Dr. Gerhard Langstein, Head of New Technologies, Covestro Deutschland AG, berichtet auf der Konferenz MatX 2018 in Nürnberg über aktuelle Entwicklungen und technologische Potenziale der werkstofflichen Nutzung von Kohlendioxid.

Menschen und Tiere atmen Sauerstoff und stoßen Kohlendioxidals Reststoff wieder aus. Für Pflanzen ist CO2 aber der wichtigste Baustein, um mittels Photosynthese Glukose zu bilden und darüber den Metabolismus zu versorgen.

Von künstlicher Photosynthese bis zu chemischen Verfahren der CO2 -Bindung versuchen Wissenschaftler und Ingenieure schon lange Kohlendioxid als Rohstoff zu nutzen. So wurde es immer attraktiver Verfahren zur CO2 -Nutzung zu entwickeln, da dies zur Unabhängigkeit und Schonung von fossilen Ressourcen beitragen kann. Überdies kann das klimaschädliche CO2 bereits heute als wertvoller Rohstoff zur Herstellung von Kunststoffen und Polymeren dienen.

Das Unternehmen Covestro ist diesen Weg konsequent gegangen und hat mit Partnern gemeinsam ein Verfahren entwickelt, das eine Revolution in der Industrieproduktion bedeutet. Kohlendioxid wird für die Produktion von Schaumstoff genutzt und hält damit als nützlicher und nachhaltiger Rohstoff Einzug in den Alltag, in Form von Matratzen. Der hochwertige Schaumstoff findet aber auch in anderen Alltagsdingen wie Polstermöbeln, Sportartikeln und Autoteilen Anwendung.

Zum ersten Mal besteht dabei der weiche Polyurethan-Schaumstoff zum Teil aus Kohlendioxid. Eine der zentralen Komponenten ist ein neuartiges Polyol mit Namen cardyon™ mit einem CO2 -Anteil von 20 Prozent.

Das neue Material kommt aus Covestros Produktionsanlage in der Nähe von Köln, wo 2016 die industrielle Herstellung von cardyon™ begann. Das Herzstück des neuen Prozesses sind ein 25 Tonnen schwerer chemischer Reaktor und diverse Systeme, um Kohlendioxid als Rohstoff in Polyole einzubauen. Der belgische Hersteller Recticel hat im Jahr 2016 erste darauf beruhende Produkte auf den Markt gebracht.

Die neuartigen Polyole sind erst der Anfang. Denn Covestro entwickelt bereits weitere Polymere wie beispielsweise CO2-basierte Elastomere. Daraus lassen sich unter anderem Dichtungen und Schläuche herstellen, die etwa in Autos verwendet werden können.

Elastomere basieren normalerweise komplett auf Erdöl. Bei ihrer Herstellung lassen sich nun in einem Vorprodukt rund 25 Prozent des ansonsten verwendeten Öls durch CO2 ersetzen. Das Ergebnis sind sogenannte Polyethercarbonat-Polyurethane, die zu Elastomeren weiterverarbeitet werden können.
Einzelne Chargen des neuartigen Materials lassen sich im Labor bereits herstellen. Nun geht es darum, ein kontinuierliches Verfahren zu entwickeln, um eine wirtschaftliche Produktion im Industriemaßstab zu ermöglichen.
Im Projekt EnCO2re, das im Climate-KIC des EIT initiiert wurde, untersucht Covestro mit zahlreichen Partnern aus ganz Europa die Potenziale von Kohlendioxid und entwickelt neue Verfahren und Polymere wie Polycarbonate oder CO2–Polyetherpolyole.

Eine weitere Entwicklung von Covestro ist die Produktion der Grundchemikalie Anilin aus Biomasse. In dem neu entwickelten Verfahren wird ein industrieller Zucker zunächst mithilfe eines Mikroorganismus als Katalysator in ein Zwischenprodukt umgewandelt. Daraus wird dann in einem zweiten Schritt durch chemische Katalyse das Anilin gewonnen. Anilin wird als Vorstufe für Polyurethan-Hartschaum, einen hocheffizienten Dämmstoff für Gebäude und Kühlgeräte, benötigt.

Die Entwicklungen von Covestro zeigen, dass es möglich ist, den Anspruch zu erfüllen, mit erneuerbaren und biobasierten Rohstoffen Polymere für eine nachhaltigere moderne Lebensweise bereit zu stellen.