Warum der Chemiker und BASF-Innovationsmanager Rainer Diercks sich beim CO2-Problem mit der Energiewirtschaft im selben Boot sieht.
bild der wissenschaft: Herr Professor Diercks, 1909 haben Fritz Haber und Carl Bosch bei der BASF ein Verfahren entwickelt, um aus dem reaktionsträgen Luftstickstoff Ammoniak herzustellen – den eminent wichtigen Ausgangsstoff für Kunstdünger. Warum gelingt kein vergleichbarer Coup, aus dem ebenfalls reaktionsträgen CO2 etwas Brauchbares zu machen – mit dem positiven Effekt, CO2-Emissionen einzusparen?
DIERCKS: Aus CO2 können durchaus schon heute viele brauchbare Produkte hergestellt werden: das Düngemittel Harnstoff, die Kunststoffe Polyethylen- und Polypropylencarbonat, die Grundchemikalie Methanol. Aber alle heute existierenden Verfahren können das CO2-Problem nicht aus der Welt schaffen.
bdw: Warum gelingt das nicht? Haben die Forscher für chemische Reaktionen mit Kohlendioxid noch keinen guten Katalysator gefunden – anders als Haber und Bosch vor einem Jahrhundert für den Stickstoff?
DIERCKS: Das ist nicht der Grund. Die Sache hat gleich zwei Pferdefüße. Nummer eins: Beim CO2 liegen von vornherein die Dinge viel ungünstiger als beim Stickstoffmolekül. Ohne in die Einzelheiten zu gehen: Im Fall des Stickstoffs läuft die Reaktion mit Wasserstoff zu Ammoniak lediglich zu langsam ab. Man muss zwar mit einem Katalysator sowie mit geeigneten Druck- und Temperaturbedingungen nachhelfen, damit in vernünftigen Zeiträumen eine vernünftige Ausbeute an Ammoniak entsteht. Aber die Aktivierung des Stickstoffs, damit er überhaupt reagiert, ist von seinem Energieniveau her gut möglich.
bdw: Und beim Kohlendioxid nicht?
DIERCKS: CO2 liegt energetisch weit unterhalb vom Stickstoff, sozusagen tief unten in einem Kellerloch. Um es zur Reaktion zu bringen, braucht man daher immer einen Partner mit hohem Energieinhalt – beispielsweise Wasserstoff. Solange man aber bei der Herstellung dieses notwendigen reaktiven Partners mehr CO2 erzeugen muss, als man hinterher aus dem Verkehr zieht – und so ist es bisher leider –, hat man in Sachen Klimaschutz überhaupt nichts gewonnen.
bdw: Was ist der zweite Pferdefuß?
DIERCKS: Dass die Mengenverhältnisse überhaupt nicht passen. Im Dechema-Diskussionspapier „Verwertung und Speicherung von CO2″ (siehe vorangehender Beitrag, Anm.d.Red.) kann jeder nachlesen: Nutzte man weltweit das gesamte Potenzial, um chemische Basisprodukte anstatt aus Erdöl oder Erdgas nur noch aus CO2 herzustellen, würde man dafür schätzungsweise 178 Megatonnen Kohlendioxid pro Jahr binden. Das ist weniger als ein Prozent der weltweiten jährlichen CO2-Emission. 99 Prozent gingen also weiterhin in die Atmosphäre. Darum kann die Nutzung von Kohlendioxid gewiss nicht die Lösung des Klimaproblems sein.
bdw: Sind in den chemischen Produkten dieser Rechnung auch Kraftstoffe enthalten?
DIERCKS: Nein. Wollte man den gesamten auf der Welt verbrauchten Kraftstoff für Verbrennungsmotoren aus CO2 herstellen, würde man theoretisch bis zu 10 Prozent des jährlich emittierten Kohlendioxids binden. Aber dies zu tun, wäre zum jetzigen Zeitpunkt völlig unsinnig. Denn um aus CO2 Kohlenwasserstoffe herzustellen, braucht man Wasserstoff. Der muss heute größtenteils aus dem fossilen Energieträger Erdgas gewonnen werden – wobei CO2 entsteht. Hier beißt sich die Katze also in den Schwanz. Aus Kohlendioxid Kraftstoff zu machen, wäre erst dann klimaunschädlich möglich, wenn große Mengen an Wasserstoff zur Verfügung stünden, den man regenerativ gewonnen hätte – zum Beispiel mit Sonnenenergie.
bdw: Das klingt frühestens nach der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts.
DIERCKS: Selbst wenn man eines Tages durch den breiten Einsatz von Sonnenenergie diese riesigen Mengen an regenerativem Wasserstoff herstellen könnte, würde ich es für unvernünftig halten, das tatsächlich zu tun und unter hohem Energieaufwand CO2 in Benzin zu verwandeln. Am besten wäre es, die Edelenergie Strom unmittelbar zu nutzen. Und wenn man schon mit dem Sonnenstrom klimaunschädlich Wasserstoff herstellen will, sollte man den in Brennstoffzellen direkt nutzen – und nicht den Umweg über kohlenstoffhaltige Verbindungen gehen.
bdw: „Carbon-free”, kohlenstofffrei, heißt also die Devise?
DIERCKS: Das Einsparen von fossilen Energieträgern, ganz am Anfang der Kette, ist die wirksamste Klimaschutzmaßnahme von allen. Darum führt am Ausbau der Sonnenenergie nichts vorbei. Sie ist der Schlüssel für die Zukunft.
bdw: Was denn – ein Top-Manager der Chemischen Industrie hält ein Gebiet der Energiephysik für zukunftsentscheidend?
DIERCKS: Aber wir sitzen doch mit der Energiewirtschaft im selben Boot! Die großen Problemkreise beider Branchen – Energieklemme und CO2-Problem – brauchen dieselbe Lösung: Sonnenenergie.
bdw: Wie kann die Chemie konkret dazu beitragen, die Sonnenenergie in großem Maßstab nutzbar zu machen?
DIERCKS: Wir haben in der BASF fünf Wachstumscluster definiert mit interdisziplinären Zukunftsthemen. Vor allem in zweien davon kooperieren wir partnerschaftlich mit der Energieindustrie: Im Wachstumscluster „Energiemanagement” arbeiten wir beispielsweise an neuen Materialien für organische Solarzellen und für Lithium-Ionen-Batterien, und im Cluster „Rohstoffwandel” suchen wir nach Möglichkeiten, den Rohstoff Erdöl durch Alternativen zu ergänzen. Hier wollen wir vor allem den bisher noch nicht erschlossenen Holzbestandteil Lignozellulose als Quelle für chemische Grundstoffe nutzbar machen.
bdw: Bei der Rohstoffversorgung setzen Sie also eher auf den nachwachsenden Rohstoff Holz als auf Biomasse?
DIERCKS: Die Rohstofflösung der Zukunft kann nur Lignozellulose heißen. Es ist der weltweit am meisten verfügbare pflanzliche Rohstoff, die Natur erzeugt jährlich 180 Milliarden Tonnen davon. Und man vermeidet ein furchtbares Dilemma: dass man durch die Verarbeitung von Getreide und anderen Pflanzen von landwirtschaftlichen Anbauflächen die Ernährung von Mensch und Tier gefährdet. Das kann nicht sein, in diese Lage dürfen wir uns nicht manövrieren. Mit Lignozellulose entfällt dieses Problem. Holz kann keiner essen. Das Gespräch führte Thorwald Ewe ■
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