Forscher wollen aus Kohlendioxid, Wasser und grünem Strom Ethylen herstellen – ein wichtiger, bislang vornehmlich aus Erdöl gewonnener Ausgangsrohstoff für die Herstellung einer großen Bandbreite von Kunststoffen.
Plastiktüten und andere Produkte aus Kunststoff werden aus Ethylen hergestellt – genauer gesagt: aus Polyethylen. 140 Millionen Tonnen des kohlenstoffbasierten Chemierohstoffs werden jährlich weltweit produziert. Erdöl ist der Rohstoff Nummer eins dafür. Das Produktionsverfahren bei Temperaturen um 800 °C ist energieintensiv und wenig nachhaltig. Forscher Technischen Universität Berlin wollen nun mit weiteren Partnern eine nachhaltige Alternative dazu entwickeln: die Produktion von Ethylen aus Sprudelwasser – also Kohlendioxid und Wasser – und regenerativem Strom.
Prof. Dr. Peter Strasser und sein Team von der TU Berlin, die sich mit der elektrochemischen Katalyse befassen, starten mit weiteren Partnern aus Hochschulen und Industrie das im Rahmen des BMBF-Programms „CO2Plus – Stoffliche Nutzung von CO2“ geförderte Verbundprojekt „eEthylen“. Eine neuartige, komplexe elektrochemische Technologie soll es ermöglichen, aus Kohlendioxid und Wasser Ethylen zu synthetisieren, dessen Nebenprodukt ausschließlich reinster Sauerstoff ist. So werden im Gegensatz zum herkömmlichen Verfahren keine umweltschädlichen Nebenprodukte freigesetzt. Die benötigte Energie wird elektrisch zugeführt und stammt aus erneuerbaren Quellen.
Chemische Katalyse ohne schädliche Nebenprodukte
Eine große wissenschaftliche Herausforderung liegt im Design der Materialien für die Elektroden an beiden Enden der Elektrolysezelle. Die Nanostruktur des Materials muss das komplexe Netzwerk chemisch gekoppelter Einzelreaktionen des Gesamtprozesses so organisieren können, dass Kohlendioxid- und Wassermoleküle schnell, ohne Nebenprodukte und ohne großen Energieverlust zu Ethylen reagieren können.
Schnelle Umsetzung für die industrielle Anwendung
Die Erkenntnisse der Forschungen sollen dabei direkt in die industrielle Entwicklung einfließen und so helfen, technische Verfahren zu entwickeln und zu optimieren. Die Beteiligung von Großunternehmen ermöglicht eine schnelle Umsetzung in die industrielle Anwendung. Als wissenschaftliche Partner sind außer der TU Berlin die Ruhr-Universität Bochum und das Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg am Projekt beteiligt, als industrielle Koordinatoren die Unternehmen Evonik Resource Efficiency GmbH und Siemens AG. Das Gesamtfördervolumen des Verbunds beträgt 1,5 Millionen Euro. Knapp eine Viertelmillion Euro geht an die TU Berlin.
