Chemie.NRW - An einer nachhaltigen Verwendung von Kohlendioxid (CO₂) arbeiten Forscher von Bayer MaterialScience und Bayer Technology Services zusammen mit der RWE Power AG sowie der RWTH Aachen University als akademischem Partner. Im Mittelpunkt des Projekts „Dream Production“ stehen die Errichtung und Inbetriebnahme einer Pilotanlage im Chempark Leverkusen. Hier sollen im Kilogramm-Maßstab Polyetherpolycarbonatpolyole (PPP) produziert werden, die zu Polyurethanen weiterverarbeitet werden. Dabei wird CO₂ chemisch gebunden und findet so nachhaltig Verwendung als Werkstoff. Die Schlüsseltechnologie hierfür ist die Katalyse.

Katalysetechnologie wird derzeit bei der Herstellung von mehr als 85 Prozent aller chemischen Produkte eingesetzt, auch bei den sogenannten „Dream Reactions“ – Reaktionen, die im Labor erprobt wurden, von deren industrieller Umsetzung man aber bisher nur träumen konnte. Konkret: Beim Versuch, CO₂ nutzbar zu machen, stand die Reaktionsträgheit von Kohlendioxid bisher wie eine große Hürde im Weg. Aber durch Katalyse ist diese Traumreaktion im Labor bereits möglich geworden. Im Projekt „Dream Production“ sollen nun die vielversprechenden Ergebnisse aus dem Labor erstmals in den Technikumsmaßstab überführt werden. Die vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) als Projektträger betreute Initiative wird in den kommenden drei Jahren mit insgesamt über 4,5 Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Die durch die Katalyse gewonnenen Polyetherpolycarbonatpolyole sind äußerst attraktive Materialien. Neben der direkten Nutzung des CO₂ eröffnen sich weitere interessante CO₂- Einsparpotenziale durch Verwendung der aus den PPPs hergestellten Polyurethane. „Die Verwertung des Abfallproduktes CO₂ zur Herstellung von vielseitigen Wertstoffen ist eine absolute Meisterleistung der Katalyse, auf die wir ebenso wie unsere Projektpartner sehr stolz sind“, sagte Patrick Thomas, Vorstandsvorsitzender der Bayer MaterialScience AG. „Darüber hinaus sparen Polyurethane als effizientestes organisches Dämmmaterial während ihrer Nutzungsdauer etwa 80-mal mehr Energie ein, als zu ihrer Herstellung benötigt wird. Somit erzielen PPPs einen doppelt positiven Effekt für den Klimaschutz.“

Neben der Gebäudedämmung tragen Leichtbauteile aus Polyurethanen etwa in der Automobilindustrie zu einer Gewichtsverringerung und damit zu signifikanten Energieeinsparungen bei. Aber auch als Stoff, aus dem hochwertige Matratzen und Polstermöbel hergestellt werden, sind Polyurethane Teil des täglichen Lebens.

„Dream Production“ basiert auf dem von Bayer Technology Services initiierten und ebenfalls vom BMBF geförderten Vorläuferprojekt „Dream Reactions“. „Im Rahmen dieses Projektes bearbeiten wir grundlegende Fragestellungen, bei denen die Nutzbarmachung von CO₂ mit Hilfe neu entwickelter Katalysatoren im Mittelpunkt steht. Dabei konnten wir vielversprechende Ergebnisse erzielen, die wiederum Grundlage für die industrielle Umsetzung im Projekt Dream Production sind“, erläuterte Dr. Dirk Van Meirvenne, Geschäftsführer der Bayer Technology Services GmbH.

„Die fruchtbare Kooperation mit Bayer MaterialScience und Bayer Technology Services im Rahmen des Katalysezentrums CAT hat den Grundstein für dieses Konsortium gelegt. Es ist einzigartig, dass im Bereich der CO₂-Nutzung die gesamte Wertschöpfungskette von der Quelle bis zum Produkt in einem Projekt vereint ist. Dies bietet enorme Chancen, erfordert aber auch eine offene und intensive Kommunikation, die in der Vorbereitung des Projekts hervorragend funktioniert hat“, so Prof. Dr. Walter Leitner, geschäftsführender Direktor des Instituts für Technische und Makromolekulare Chemie (ITMC) der RWTH Aachen University.

Der Einsatz von CO₂ als Rohstoff bei der Herstellung von Polymeren hilft, weniger konventionelle Rohstoffe und damit weniger fossile Energieträger zu verbrauchen. Mit diesem Ansatz wird auch für zukünftige Generationen ein nachhaltiger Umgang mit natürlichen Ressourcen aufgezeigt.

Das im Rahmen des Projekts eingesetzte CO₂ wird aus dem Braunkohlenkraftwerk von RWE Power in Niederaußem stammen. Dort betreibt der Stromerzeuger in seinem Innovationszentrum Kohle eine CO₂-Wäsche, mit der das Kohlendioxid aus dem Rauchgas abgetrennt wird. Für das Projekt Dream Production wird die CO₂-Wäsche zusätzlich mit einer Verflüssigungsanlage ausgestattet, so dass das Kohlendioxid nach Leverkusen transportiert werden kann. Die CO₂-Verflüssigungsanlage wird flexibel für unterschiedliche Anforderungen an das CO² wie Drücke und Reinheiten im Kilogramm- bis Tonnenmaßstab errichtet und betrieben.

„In einem breiten Energiemix wird die Kohle auch zukünftig eine wichtige Rolle spielen“, erklärt Dr. Johannes Lambertz, Vorstandsvorsitzender der RWE Power AG. Und weiter: „Das Projekt Dream Production ist deshalb auch für RWE wichtig. Neben einer möglichst energieeffizienten Abtrennung von CO₂ aus dem Kraftwerksprozess als Baustein für signifikante Kohlendioxidminderungen in Kohlekraftwerken erschließen wir in einer branchenübergreifenden Kooperation zusätzlich den Weg der CO₂-Nutzung. Und zwar nach der Devise CO₂ – ein neuer Rohstoff.”

Über Bayer MaterialScience:
Mit einem Umsatz von 7,5 Milliarden Euro im Jahr 2009 gehört Bayer MaterialScience zu den weltweit größten Polymer-Unternehmen. Geschäftsschwerpunkte sind die Herstellung von Hightech-Polymerwerkstoffen und die Entwicklung innovativer Lösungen für Produkte, die in vielen Bereichen des täglichen Lebens Verwendung finden. Die wichtigsten Abnehmerbranchen sind die Automobilindustrie, die Elektro-/Elektronik-Branche sowie die Bau-, Sport- und Freizeitartikelindustrie. Bayer MaterialScience produziert an 30 Standorten rund um den Globus und beschäftigte Ende 2009 rund 14.300 Mitarbeiter. Bayer MaterialScience ist ein Unternehmen des Bayer-Konzerns.

Über Bayer Technology Services:
Die Bayer Technology Services GmbH bietet ganzheitliche Lösungen entlang des Lebenszyklus von chemisch-pharmazeutischen Anlagen – von der Entwicklung über die Planung und den Bau bis hin zur Prozessoptimierung bestehender Betriebe. Die Bayer-Tochter beschäftigt weltweit knapp 2.600 Experten am Hauptsitz in Leverkusen und den anderen deutschen Standorten sowie in den Regionalbüros in USA, Mexico, Brasilien, Belgien, Schweiz, Vereinigte Arabische Emirate, Indien, VR China und Singapur.
2009 erzielte das Unternehmen einen Umsatz von rund 380 Millionen EUR.

Über RWE Power
RWE Power ist der größte Stromerzeuger Deutschlands. In den Tagebauen und Kraftwerken, Veredlungsbetrieben und Forschungsprojekten, Ausbildungszentren und Verwaltungen sind über 15.000 Mitarbeiter beschäftigt. Das Unternehmen trägt mit einer Kraftwerksleistung von gut 33.000 Megawatt zu dem breiten RWE-Energiemix aus Braunkohle, Steinkohle, Kernkraft, Gas und erneuerbaren Energie bei. RWE Power investiert Milliarden in den Bau neuer, klimaschonender Kraftwerke und in die Entwicklung noch effizienterer, umweltfreundlicherer Techniken für die Stromerzeugung der Zukunft.

Über die RWTH Aachen University:
In den neun Fachbereichen und über 85 Studiengängen der RWTH Aachen sind mehr als 30.000 Studierende eingeschrieben, davon circa 5.000 aus dem Ausland. An der Hochschule lehren etwa 440 Professorinnen und Professoren, und rund 6.800 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sind hier beschäftigt. Den Schwerpunkt bei der Ausbildung und den Forschungsaktivitäten bilden die Ingenieurwissenschaften. Die RWTH unterhält traditionell einen engen Kontakt zur Industrie, was sich in einem jährlichen Drittmittelvolumen von rund 150 Millionen Euro niederschlägt. Zu den wichtigen Merkmalen der wissenschaftlichen Arbeit zählt eine komplexe interdisziplinäre Vernetzung, die in 19 Forschungs- und Kompetenznetzwerken, derzeit elf Sonderforschungsbereichen (SFB) sowie weiteren Beteiligungen in Transregio-SFB und in sechs interdisziplinären Foren gefördert wird. Die RWTH ist Mitglied in internationalen Forschungsverbänden wie beispielsweise der IDEA League, in der sich führende technische Hochschulen Europas zusammengeschlossen haben.
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