CO₂-Recycling-Technologien – ein Überblick

CO₂ als Rohstoff – eine neue Ära der Wertschöpfung

Welche CO₂-Recycling-Technologien gibt es?

In Zeiten des Klimawandels steht die Nutzung von Kohlenstoffdioxid (CO₂) nicht mehr nur für Emissionen und Umweltbelastung, sondern zunehmend für eine Ressource mit großem Potenzial. Der Gedanke: CO₂ nicht als Abfallprodukt, sondern als wertvollen Rohstoff zu betrachten, ist zentral für die zirkuläre Bioökonomie. Welche Technologien wandeln CO₂ in Produkte um? Genau darum geht es beim CO₂-Recycling – es ermöglicht, dieses Treibhausgas in neue Produkte umzuwandeln – von Kraftstoffen über Chemikalien bis hin zu Kunststoffen.

Gerade für emissionsintensive Industrien wie die Stahl- oder Zementindustrie gewinnt die CO₂-Nutzung zunehmend an Bedeutung. In der Zementindustrie stellt die CO₂-Nutzung eine besondere Herausforderung dar, da Zementwerke durch den chemischen Prozess der Klinkerherstellung große Mengen an unvermeidbarem CO₂ freisetzen. Innovative Recyclingansätze ermöglichen es, das CO₂ direkt an der Quelle abzufangen und in Wertstoffe wie Methanol oder synthetische Kraftstoffe zu überführen. So lässt sich auch hier langfristig klimaneutral wirtschaften – und neue Wertschöpfungsketten entstehen.

Warum ist CO₂-Recycling so wichtig?

Das industrielle CO₂-Recycling ermöglicht eine Entkopplung von fossilen Ressourcen, indem „oberirdischer Kohlenstoff“ genutzt wird. Vorteile:

  • Emissionsminderung durch Wiederverwendung von CO₂
  • Rohstoffsicherheit durch Nutzung vorhandener CO₂-Ströme
  • Innovation & Wettbewerbsfähigkeit durch neue Geschäftsmodelle

Zudem zeigen Praxisbeispiele wie Adidas, Gucci oder H&M bereits heute, dass CO₂-basierte Produkte marktfähig sind.

1. Biotechnologische Verfahren

Diese Verfahren nutzen Mikroorganismen, Enzyme oder photosynthetisch aktive Organismen wie Mikroalgen, um CO₂ in organische Verbindungen umzuwandeln.

Beispiele:

  • Gasfermentation mit Mikroorganismen: wie im Projekt Steelanol, bei dem Stahlwerksabgase in Bioethanol umgewandelt werden.
  • Photosynthese mit Cyanobakterien: wie im Projekt RePLAy, bei dem CO₂ und Sonnenlicht zu Milchsäure für Biokunststoffe führen.
  • Biokatalyse: wie im Projekt ShaPID, wo Ameisensäure als Monomer für „grüne Kunststoffe“ erzeugt wird.

Anwendungen: Herstellung von Biokunststoffen (z. B. PLA aus Milchsäure), Biotreibstoffen (z. B. Bioethanol aus Abgasen) und Plattformchemikalien (z. B. Bernsteinsäure).

2. Chemische Verfahren

Diese Verfahren nutzen chemische Reaktionen (z. B. katalytische oder elektrochemische Prozesse), um CO₂ in neue Moleküle umzuwandeln.

Beispiele:

  • Power-to-X-Verfahren: zur Erzeugung von synthetischen Kraftstoffen oder Methanol.
  • Elektrochemische Reduktion: Umwandlung von CO₂ in Wertstoffe wie Kohlenmonoxid oder Ethylen.
  • Künstliche Photosynthese: ein technologischer Nachbau des natürlichen Photosyntheseprozesses.

Anwendungen: Produktion von synthetischen Kraftstoffen (z. B. Methanol oder Fischer-Tropsch-Produkte), CO₂-basierte Kunststoffe (z. B. Polyurethane) und Chemikalien (z. B. Ethylen, Kohlenmonoxid).

3. Physikalische Verfahren

Hierbei wird CO₂ physikalisch abgeschieden oder gespeichert, ohne dass eine stoffliche Umwandlung stattfindet.

Beispiele:

  • Druck- und Temperaturabsorption: Abtrennung von CO₂ aus Gasströmen.
  • Membranverfahren: Trennung von CO₂ aus industriellen Abgasen.
  • Adsorptionstechnologien: Bindung von CO₂ an spezielle Materialien.

Anwendungen: CO₂-Abtrennung und -Speicherung (z. B. in CCS-Projekten), Membrantechnologien zur Gasreinigung, Adsorptionsverfahren für CO₂ aus industriellen Prozessen.

4. Hybride Verfahren

Diese kombinieren mehrere der genannten Ansätze, um Synergien zu nutzen. Ein typisches Beispiel ist die Kopplung von Elektrolyse (zur Wasserstoffproduktion) mit biotechnologischen Prozessen.

Beispiele:

  • Im Projekt Rheticus wird aus CO₂ und Wasser mit erneuerbarem Strom Synthesegas erzeugt, das Mikroorganismen zu Hexansäure umwandeln – ein wichtiger Plattformstoff für die Chemieindustrie.

Anwendungen: Kopplung von erneuerbarem Wasserstoff mit biotechnologischen Prozessen (z. B. Herstellung von Plattformchemikalien wie Hexansäure), Integration von Elektrolyse mit Mikroorganismen (z. B. Projekte wie Rheticus).

Wichtige Produkte aus dem CO₂-Recycling

Die Bandbreite der entstehenden Produkte ist groß. Je nach Verfahren lassen sich folgende Stoffgruppen generieren:

Produktgruppe

Alkohole
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Organische Säuren
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Weitere Produkte
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Beispiele

Ethanol, Butanol, Methanol
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Hexansäure, Bernsteinsäure, Milchsäure
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Methan, Ethylacetat, PHA (Biopolymere)
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Einsatzbereiche

Kraftstoffe, Chemie, Kosmetik
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Biokunststoffe, Lebensmittelzusätze, Pharma
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Energieträger, Verpackung, Medizinprodukte
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Fazit: CO₂ – Vom Klimaproblem zur Ressource der Zukunft

CO₂-Recycling ist mehr als nur eine technologische Spielerei – es ist ein Schlüsselelement für die Kreislaufwirtschaft und Klimaneutralität. Wie kann CO₂ als Rohstoff genutzt werden? Die Antwort liefern vielfältige Technologien und praxisnahe Anwendungen. Baden-Württemberg setzt mit einer gezielten Bioökonomiestrategie auf biotechnologische Lösungen, um industrielle CO₂-Ströme zukunftsfähig zu nutzen.

Wer heute in CO₂-Technologien investiert, gestaltet aktiv eine nachhaltige Wirtschaft mit – und erschließt neue Märkte mit klimafreundlichen Produkten.

Wenn Sie mehr über das Potenzial von CO₂-Recycling und seine Rolle in der Bioökonomie erfahren möchten, besuchen Sie gerne unsere Themenseite Bioökonomie. Dort finden Sie weitere Informationen, Praxisbeispiele und Impulse für eine CO₂-basierte Zukunft.

Geschäftsstelle Carbon Management

Um diesen Wandel weiter zu unterstützen, bauen wir derzeit eine eigene Geschäftsstelle Carbon Management auf. Ziel ist es, Unternehmen, Kommunen und Forschungseinrichtungen gezielt bei der Entwicklung und Umsetzung von CO₂-Strategien zu begleiten.

Mehr zur Geschäftsstelle

Industrieanlage für Carbon Management mit Fokus auf CO₂-Abscheidung, -Nutzung und -Speicherung zur Emissionsreduktion.