10 November 2008

Photovoltaik und Mikroalgen als Grundlage der Wirtschaft von morgen?

Chemiker und Ingenieure trafen sich zur zweiten ProcessNet-Jahrestagung

Die aktuelle Diskussion um die Zukunft der Rohstoffversorgung betrifft die chemische Industrie und die gesamte Wirtschaft unmittelbar. Öl und Gas spielen heute eine doppelte Rolle: Zum einen sind sie Grundlage der Energiewirtschaft und werden zur Strom- und Wärmeerzeugung oder für Mobilität genutzt. Zum anderen bilden sie auch die Basis unserer Stoffwirtschaft. Vom Dämmstoff bis zum Lack, von der Textilfaser bis zur Plastikfolie – ca. 70% der industriellen Produkte basieren auf Grundstoffen aus den Raffinerien. Wenn Öl und Gas zur Neige gehen, müssen also sowohl neue Energiequellen als auch neue Ressourcen zur stofflichen Verwertung erschlossen werden.

Wie eine neue Rohstoffbasis aussehen könnte, war eine Kernfrage auf der zweiten ProcessNet-Jahrestagung vom 07.-10. Oktober 2008 in Karlsruhe. Rund 1.200 Chemiker und Ingenieure stellten die neuesten Ergebnisse aus Forschung und Industrie vor, diskutierten und entwickelten gemeinsam neue Projekte. Das Fazit war eindeutig: Eine einfache Lösung, einen 1:1-Ersatz für fossile Rohstoffe, wird es nicht geben. Aber es gibt viele Lösungsansätze, die – intelligent kombiniert – zukunftsweisend sind.

Die Kernfusion könnte ein solcher Lösungsansatz sein: eine saubere, sichere und unerschöpfliche Energiequelle der Zukunft. Wie Prof. Dr. Alexander M. Bradshaw, Leiter des MPI für Plasmaphysik in Garching, in seinem Festvortrag ausführte, ist die Kernfusion grundsätzlich technisch beherrschbar. Gleichzeitig warnte er aber vor zu kurzfristigen Erwartungen. Besonders die Ansprüche an die Materialien seien enorm hoch, und der Plasmaeinschluss muss verbessert werden. Aktuelle Versuche befänden sich auf dem Weg zum energetischen “Break-even”, also einer neutralen Energiebilanz. Derzeit gehe es bei Projekten wie ITER zunächst um Machbarkeitsstudien. Ein erstes kommerzielles Kraftwerk sei nach derzeitigem Stand etwa 2045 denkbar.

Natürliches Vorbild der Fusionsreaktoren ist die Sonne. Auch die Energie, die in den heutigen fossilen Brennstoffen gespeichert ist, stammt ursprünglich von ihr. Konsequent zielen viele Konzepte der regenerativen Energien auf die Nutzung der Sonnenenergie, sei es durch Solarthermie, Photovoltaik oder den Aufbau von Biomasse. In der Photovoltaik gilt den organischen Solarzellen momentan große Aufmerksamkeit. Sie haben großes Potenzial: Die Materialien sind großflächig, flexibel und variabel gestaltbar und damit weit vielseitiger einsetzbar als starre Silizium-Module. Außerdem sind sie potenziell sehr preisgünstig, wie Prof. Karl Leo, TU Dresden, in der Analogie zu organischen LEDs aufzeigte. “Die Messlatte ist die Effizienz”, und diese liege bei organischen Zellen heute bei ca. 5%, während kristallines Silizium ca. 15% Energieausbeute liefert.

Mikroalgen als “Reaktoren” zur Nutzung von Sonnenenergie sind eines der am heißesten diskutierten Forschungsthemen. Berücksichtigt man ihre Energiebilanz, sind sie aus energetischer Hinsicht jedoch noch wenig interessant – um so attraktiver erscheinen sie aber für die stoffliche Nutzung. Prof. Dr. Thomas Hirth, Fraunhofer IGB, Stuttgart, verwies auf die hohe Funktionalität der zugänglichen Rohstoffe. Wirtschaftlich konkurrenzfähig sind diese allerdings noch nicht. Das liegt unter anderem daran, dass die etablierten Prozesse der Petrochemie darauf ausgerichtet sind, Moleküle stärker zu funktionalisieren, während Biorohstoffe eher defunktionalisiert werden müssen, um sie weiterzuverarbeiten. Die Entwicklung neuer Katalysatoren und kontinuierlicher Prozesse sind notwendig, um die natürlichen Grundstoffe auch ökonomisch attraktiv zu machen.

Sinkt der Energie- und Rohstoffbedarf in der Zukunft, wird er auch leichter zu decken sein. Eine effiziente Produktion und Produkte, die selbst energie- und ressourceneinsparend wirken – ob die Dämmplatte für das Haus oder das Drei-Liter-Auto – können erheblich dazu beitragen, dass auch bei veränderter Ressourcenbasis alle Bedürfnisse gedeckt werden können. Schon bei der Standortwahl und der industriellen Prozessplanung werden effiziente Stoffströme und optimale Energieausnutzung berücksichtigt, z.B. durch Nutzung von Abwärme. Förderlich ist, dass angesichts der Energiepreise nicht nur Umweltschutz und Nachhaltigkeit, sondern auch rein wirtschaftliche Erwägungen diese Entwicklung treiben.

Prof. Dr. Peter Hennicke, Wuppertal Institut, formulierte die Grenzen des Wachstums aus einem anderen Blickwinkel: Wir hätten weniger ein Ressourcen- als ein Senkenproblem, wie die CO2-Problematik deutlich mache. In diesem Zusammenhang wird derzeit CCS, die Abspaltung und dauerhafte Lagerung von CO2, intensiv diskutiert. Auch auf der Jahrestagung wurden dazu einige Vorträge und Poster vorgestellt. Dr. Alfred Oberholz, Vorsitzender der DECHEMA e.V. und von ProcessNet, war in seiner Eröffnungsrede eher skeptisch: “Ich persönlich sehe das als Sackgasse”. Neben den hohen Kosten wies er vor allem auf das Problem der öffentlichen Akzeptanz hin; Transport und Endlagerung seien – ähnlich wie im Fall der Kernenergie – gesellschaftlich bei weitem nicht ausdiskutiert.

Damit der Übergang in eine neue Rohstoffwirtschaft gelingt, ist noch erheblicher Forschungsaufwand notwendig, der von Industrie und Staat gemeinsam geschultert werden muss. Dabei gehe es, so führten die Teilnehmer der Pressekonferenz in Karlsruhe aus, weniger um die Summe der öffentlichen Mittel; diese seien in zufriedenstellender Höhe vorhanden. Die Herausforderung liege eher in der Aufteilung der Gelder – aus dem großen Angebot an Initiativen gelte es, strategisch sinnvoll auszuwählen und die Forschungsaufwendungen entsprechend zu kanalisieren.

Eine konzertierte Anstrengung von Wissenschaft und Industrie, über Institutions-, Unternehmens- und Branchengrenzen hinweg, wird nötig sein, um die Herausforderungen zu meistern. Die zweite ProcessNet-Jahrestagung hat bewiesen, dass Chemie und Verfahrenstechnik sich dieser Aufgabe stellen und die Zusammenarbeit funktioniert. Die offene Atmosphäre, die konstruktiven Diskussionen und die Einbeziehung aller Generationen sind die besten Voraussetzungen für einen optimistischen Blick in die Zukunft.

Source: Dechema e.V., Pressemitteilung, 2008-10-22.

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