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Nachhaltigkeit

Stimmen aus der Forschung

Interview mit Dr. Andreas Bode, Projektleiter Carbon Management F&E Programm 

Immer wieder liest man von dekarbonisierter Industrie. Manche fordern einen radikalen Umbruch in der Wirtschaft. Geht das denn, eine kohlenstofffreie chemische Industrie?

Nein, solche Forderungen haben nichts mit der Realität zu tun. Hinter dem Begriff der Dekarbonisierung steht die wichtige Diskussion über die Energiewirtschaft. Und deren Produkte sind Strom und Dampf, die keinen Kohlenstoff enthalten. Dekarbonisierung meint letztlich die Herstellung von Produkten ohne Treibhausgasemissionen. Kohlenstoff (Karbon) taucht im Begriff nur auf, weil CO2 das wichtigste Treibhausgas ist. Unsere Produkte sind zu 50 Prozent aus Kohlenstoff, eine kohlenstofffreie chemische Industrie ist so nicht realisierbar.

Was wir aber wollen, ist eine effizientere Nutzung des Kohlenstoffs und eine Reduktion der Treibhausgasemissionen. Wenn CO2 in die Atmosphäre gelangt, ist das für mich als Wissenschaftler, neben dem Klimaschutzaspekt, auch ein verlorener Rohstoff. Wir wollen, dass der Kohlenstoff in unserem Produkt bleibt und verwenden daher den Begriff Carbon Management.

BASF nimmt es ernst mit dem Klimaschutz, Unternehmenszweck ist „We create chemistry for a sustainable future“. Welche Lösungen sieht BASF aktuell im Bereich Klimaschutz?

Aspects of the new CO2 emission-free methanol synthesis process were tested in a pilot plant at BASF’s subsidiary hte GmbH in Heidelberg, Germany. Project manager Dr. Maximilian Vicari and hte expert Dr. Nakul Thakar are pleased to have solved challenges that arose during the activation of the catalyst and the operation of the plant.

Produktionsverfahren für Basischemikalien machen 70 Prozent der Emissionen in der gesamten Chemieindustrie aus und sind Ausgangspunkt für mehr als 20.000 Produkte. 

Wir haben schon sehr viel erreicht: Seit 1990 haben wir unsere Treibhausgasemissionen um 50 Prozent gesenkt – kaum ein anderer Bereich der Wirtschaft kann das so vorweisen. Gleichzeitig haben wir die Produktionsmenge verdoppelt, emittieren also pro Kilogramm Produkt 75 Prozent weniger Treibhausgase. Jetzt stoßen wir an Grenzen. Aber wir arbeiten weiter daran, zuallererst unsere eigenen bestehenden Prozesse weiter so zu optimieren, dass wir so wenig CO2-Emissionen haben wie nur möglich. Das erreichen wir als Unternehmen, indem wir uns unsere Produktion kontinuierlich betrachten und wo es geht optimieren.

Der zweite Punkt, an dem wir ansetzen, ist der vermehrte Zukauf von Strom aus Wind und Sonne an all den Standorten, an denen wir Strom einkaufen.

Der dritte Punkt ist die Entwicklung von ganz neuen Produktionsverfahren für Basischemikalien. Diese machen 70 Prozent der Emissionen in der gesamten Chemieindustrie aus und sind Ausgangspunkt für mehr als 20.000 Produkte. Wenn wir also hier Emissionen verringern können, sind wir einen großen Schritt weiter.

Generell hat für uns die Vermeidung von CO2 die größte Priorität, hier setzen wir an. Auf Speichermethoden für entstehendes CO2 verlassen wir uns nicht.

Diese Punkte sind Teil unseres Planes, bis 2030 zu wachsen, ohne zusätzliches CO2 zu emittieren. Das ist schon ein sehr ehrgeiziges Ziel. Und nach 2030 wollen wir die Emissionen mit den neuen Produktionsverfahren weiter absenken.

 

Für alles, was über 2030 hinausgeht, hatte Martin Brudermüller auf der Forschungspressekonferenz 2019 das Carbon Management F&E Programm vorgestellt. An was forschen Sie da genau?

Das Carbon Management R&D-Programm beinhaltet mehrere sehr anspruchsvolle Forschungsprojekte, wie zum Beispiel die Wasserstoffherstellung oder den elektrisch betriebenen Steamcracker. Bei der Wasserstoffproduktion gibt es großes Einsparpotential. Bisher wird Wasserstoff in der chemischen Industrie hauptsächlich als chemischer Reaktionspartner benötigt. In Zukunft kann er aber auch als Energieträger und Speicher wichtiger werden. Mittels Methanpyrolyse, dabei wird Erdgas in Wasserstoff und festen Kohlenstoff aufgespalten, könnte Wasserstoff in Zukunft mit relativ geringem Energieaufwand und ohne CO2-Emissionen produziert werden.

Wenn wir uns das Steamcracker-Beispiel anschauen, dann birgt auch das wirklich tolle Aussichten. Wenn es uns gelingt, den Cracker von Erdgas auf erneuerbaren Strom umzustellen, könnten wir bis zu 90% des entstehenden CO2 einsparen. Hier rechnen wir mit vorzeigbaren Ergebnissen aus einer Pilotanlage in den nächsten fünf Jahren.

 

Einen Steamcracker mit Strom statt mit Gas zu betreiben klingt für den Laien erstmal nicht besonders neu. Was ist hier denn die größte Herausforderung?

Momentan arbeiten die Kolleginnen und Kollegen an einem sogenannten „Proof of Concept“, dass ein E-Cracker auch tatsächlich betrieben werden kann. Hier gibt es viele Herausforderungen, die erst einmal bewältigt werden müssen. Welche Materialien hier in Frage kommen, muss erst einmal beantwortet werden, denn die bisher genutzten halten dem neuen Verfahren voraussichtlich nicht stand. Der Steamcracker muss hierfür von Grund auf neu entworfen werden, ein neues Sicherheitskonzept wird hierfür ebenfalls benötigt, immerhin arbeiten wir hier mit enormen Strömen. Aber auch die Frage, wo der Strom dafür herkommen soll, muss beantworten werden. Wenn wir große Mengen an Naphtha, also Rohbezin, mit Strom auf über 800 Grad erhitzen, brauchen wir dafür eben mehr Energie.

 

Mehr Energie um CO2 zu sparen?

Das ist wahr. Wenn wir von unseren herkömmlichen Energieträgern auf erneuerbare Energien wechseln würden, bräuchten wir mehr elektrischen Strom als bisher. Und zwar deutlich mehr. Das klingt erst einmal widersinnig, aber die Rechnung ist eigentlich simpel: Wenn wir in Zukunft weniger Gas für die Erzeugung von Energie, zum Beispiel Dampf nutzen wollen, brauchen wir mehr Strom. An der technischen Machbarkeit dafür arbeiten wir gerade. Allerdings müssen dafür auch die nötigen Strommengen dann zur Verfügung stehen. Allein für den Steamcracker bräuchten wir den Strom aus circa 300 großen Windkraftanlagen. Hier muss auch die Politik die Weichen stellen, dass das funktioniert. Den Strom aus erneuerbaren Quellen brauchen wir mit geringen Schwankungen und zu wettbewerbsfähigen Konditionen. Wir wollen schließlich nicht hier CO2  einsparen, das dann anderswo in Kohlekraftwerken wieder produziert wird.

 

Das Carbon Management F&E Programm hat große Ziele. Wie geht es hier denn weiter? In welchen Zeiträumen planen Sie hier?

Das stimmt, unsere Ziele sind groß. Deswegen haben wir mit dem Carbon Management F&E Programm aber auch eine spezielle, sehr interdisziplinäre Programmstruktur geschaffen, die es uns ermöglicht, diese zu erreichen. Zurzeit arbeiten circa einhundert Kollegen aus Forschung, Entwicklung und auch den operativen Einheiten hierfür Hand in Hand.

Im Forschungskontext sind zehn bis 15 Jahre Entwicklungszeit typisch, denn wir arbeiten hier zum Großteil wirklich an grundlegenden Technologien, die wir hier in die Umsetzung bringen wollen. Natürlich wollen wir das so schnell wie möglich schaffen, aber eben auch so sicher wie möglich.