Auf dem Weg zur grünen Chemie: Kohlendioxid und Wasserstoff ersetzen Erdöl

Aus Kohlendioxid und Wasserstoff stellen Siemens und der Chemiekonzern Evonik in einem physikalisch-biotechnischen Verfahren Basischemikalien für die chemische Industrie her. Bisher werden sie aus Erdöl gewonnen. Die Anlage ist jetzt auf dem Evonik-Gelände in Marl in Betrieb genommen worden.

In einem speziell designten Elektrolyseur mit einer elektrischen Leistung von 2,5 Kilowatt wird Kohlendioxid, das etwa aus Rauchgasen oder Biogasanlagen stammt, in Kohlenstoffmonoxid und Sauerstoff zerlegt. In zwei normalen Elektrolyseuren, die eine Leistung von jeweils 4,9 Kilowatt haben, wird Wasser in Wasser- und Sauerstoff zerlegt. Den Strom sollen, wenn einmal eine großtechnische Anlage gebaut wird, aus erneuerbaren Quellen stammen, vor allem aus Wind- und Solarstrom. Bevorzugt wird dabei Energie, die gerade im Überfluss produziert wird, etwa bei starkem Wind oder starker Sonneneinstrahlung. Die Elektrolyseure steuert Siemens bei.

Synthesegas ist ein Leckerbissen für Bakterien

Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid werden miteinander vermischt, sodass so genanntes Synthesegas entsteht. Für den Menschen ist es gesundheitsschädlich oder sogar tödlich, wenn die eingeatmete Dosis ein bestimmtes Niveau überschreiten. Für das Bakterium Clostridium autoethanogenum ist es dagegen ein Leckerbissen. Es wandelt das Gas in einem Bioreaktor in Acetat und Ethanol um. Diese beiden Moleküle dienen dann dem Bakterium Clostridium kluyveri als Basis für die Umwandlung in die Chemierohstoffe Butyrat und Hexanoat. Je nachdem, welche Synthesegas-liebende Bakterien eingesetzt werden lassen sich auch andere Chemikalien wie Butanol oder Hexanol herstellen, beides Ausgangsstoffe beispielsweise für Spezialkunststoffe oder Nahrungsergänzungsmittel. Für den biotechnischen Teil ist Evonik zuständig.

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Baustein für den Umbau der Energieversorgung

Rheticus, wie das Großforschungsprojekt genannt wird, steht im Zusammenhang mit der Kopernikus-Initiative für die Energiewende in Deutschland, die nach Lösungen für den Umbau des Energiesystems sucht. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert Rheticus mit 2,8 Millionen Euro. Als eine der vier Säulen der Kopernikus-Initiative soll es helfen, erneuerbare, elektrische Energie sinnvoll umzuwandeln und zu speichern. Zugleich trägt die Rheticus-Plattform dazu bei, die Kohlendioxidbelastung der Atmosphäre zu reduzieren, da das CO₂ als Rohstoff verwendet wird. So sind zur Herstellung von einer Tonne Butanol drei Tonnen Kohlendioxid nötig.

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