Kohlendioxid als Ressource

Biotechnisches CO2-Recycling als Beitrag zu Klimaschutz und Rohstoffsicherung

Illustration CO2-Recycling

CO2-Emissionen gelten als Verursacher des Treibhauseffekts und damit als maßgeblicher Treiber des Klimawandels. Gleichzeitig sind Kohlenstoff und organische Kohlenstoffverbindungen aber auch wichtige Rohstoffe für zahlreiche industrielle Anwendungen und Produkte.

Schädliche CO2-Emissionen aus Abgasen zu binden, bevor sie in die Atmosphäre gelangen, und den Kohlenstoff mittels biotechnischer Verfahren zu wirtschaftlich nutzbaren Stoffen zu recyceln, bezeichnet der Begriff „Biologisches Carbon-Capture-und-Usage (kurz: Bio-CCU)“. Am Ende dieser Verfahren wird Kohlenstoff im Sinne der Kreislaufwirtschaft wieder als Rohstoff zur Verfügung gestellt. Das kann nicht nur die Grundlage für eine zirkuläre Kohlenstoffwirtschaft (auch “Circular Carbon Economy“ (CCE)) schaffen, sondern auch einen hilfreichen Beitrag zum Klimaschutz leisten.

Biotechnische Prozesse und Technologien zum Recycling von CO2 weiterzuentwickeln und zu etablieren, gehören zu den Themen, die das Umweltministerium im Rahmen der Landesstrategie Nachhaltige Bioökonomie (Maßnahme 20) aktuell verfolgt. Dabei werden Teile des natürlichen Kohlenstoffkreislaufs – die Umwandlung von CO2 in komplexere Kohlenstoffverbindungen zum Beispiel mittels bakterieller Stoffwechselleistungen – eingesetzt oder durch die Anwendung von hybriden Ansätzen aus Technik und Biologie imitiert.

Der Vorteil solcher bioökonomischen Prozessketten ist, dass sie im Vergleich zu rein chemischen oder physikalischen Methoden, wie der natürlichen Photosynthese, neben einer teilweise höheren Effizienz auch eine höhere Wertschöpfung (Bio-CCE) bieten können.

Klimagas CO2 als Rohstoff nutzen
CO2 ist ein Treibhausgas, aber Kohlenstoff auch ein Grundbaustein vieler Chemikalien. Durch die Kombination von elektrochemischer und biotechnologischer Umwandlung kann das Klimagas der Atmosphäre entzogen, als Rohstoff nutzbar gemacht und beispielsweise zur Herstellung von Farbstoffen verwendet werden.

Technologie- und Marktstudie zur Übersicht der Technologien und Akteure in Baden-Württemberg

Eine vom Umweltministerium geförderte Studie des Fraunhofer ISI belegt das Potenzial für die Etablierung von Bio-CCU und Bio-CCE Technologien und Verfahren, das sich Baden-Württemberg dank seiner Innovationskraft bietet. Konkret geht es in der Technologie- und Marktstudie um eine Übersicht der Technologien zur bioinspirierten CO2-Fixierung und -Nutzung sowie der Akteure in Baden-Württemberg.

Machbarkeitsstudie zeigt Potenziale und Konzepte für Industriestandorte mit hohen CO2 Emissionen in Baden-Württemberg

Die im November 2021 veröffentlichte Machbarkeitsstudie der Umwelttechnik BW, Universität Stuttgart und Fraunhofer IGB zeigt Anwendungs- und Wertschöpfungspotenziale für CO2-Recycling aus Industrieabgasen in Baden-Württemberg. Das Umweltministerium hat die Studie im Rahmen der Landesstrategie Nachhaltige Bioökonomie gefördert.

In verschiedensten industriellen Prozessen – beispielsweise bei der Herstellung von Zement, der Verbrennung von Müll oder der Erzeugung von Biogas ­– fallen Treibhausgasemissionen an. Diese prozessbedingten CO2-Emissionen zu vermeiden, ist nur schwer oder gar unmöglich.

Damit auch solche Industriezweige klimaneutral werden können, sind andere Lösungen gefragt. Eine Option ist, das entstehende CO2 abzutrennen, mit biologischen oder hybriden Technologien aufzubereiten und so als erneuerbare Kohlenstoffquellen für zahlreiche industrielle Anwendungen und Produkte zur Verfügung zu stellen. Zusammengefasst ist dieses Verfahren unter dem Begriff „Biologisches Carbon-Capture-und-Usage (kurz: CCUBIO).