Grüne Chemie: Ethen aus Synthesegas

Kunststoff hat mit seinen vielen Anwendungsmöglichkeiten das Leben der Menschen revolutioniert. Müllsäcke, Plastikflaschen, Rohre und vieles mehr: Ohne den chemischen Grundbaustein Ethen gäbe es diese Produkte aus Kunststoff nicht. Umso wichtiger ist es, Ethen künftig möglichst klimaschonend herzustellen. Heraeus ist Partner in einem Forschungsprojekt, das einen nachhaltigen Technologiepfad für die Produktion von Ethen entwickelt – ohne fossile Rohstoffe und mit deutlich geringeren CO2-Emissionen.

Das Gas Ethen, auch als Ethylen bekannt, ist ein unverzichtbarer Grundbaustein der chemischen Industrie. Unter anderem ist es ein Ausgangsstoff für den weit verbreiteten Kunststoff Polyethylen, der zum Beispiel für Folien und Verpackungen verwendet wird. Bislang wird Ethen fast ausschließlich aus Erdöl und anderen fossilen Rohstoffen hergestellt. Dabei wird zuerst Erdöl mittels sogenanntem Steamcracking thermisch aufgespalten, in einem zweiten Schritt wird Ethen abgetrennt. Dieses Verfahren erfordert viel Energie. So emittiert jede Tonne produziertes Ethen rund 1,12 Tonnen CO2.

Bisherige Herstellung von Ethen.

Ein Forschungsprojekt, an dem Heraeus beteiligt ist, zielt nun auf die nachhaltige Herstellung von Ethen und damit auf eine deutliche Senkung der CO2-Emissionen ab. „Es soll ein innovatives, klimaschonendes Verfahren für die Produktion von Ethen umgesetzt werden, das sich auch für die industrielle Anwendung eignet“, erläutert Dr. Hendrik Spod, Head of Innovation Chemicals bei Heraeus Precious Metals. Die Geschäftseinheit von Heraeus steuert den Katalysator für das neue Verfahren bei. Die Leitung des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekts SynGas2Ethen hat die Ruhr-Universität Bochum. Weitere Projektpartner sind der Energieversorger RWE und die Rubokat GmbH.

Ziel des Projekts ist es, Ethen nicht aus Erdöl, sondern direkt aus Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff herzustellen. Entscheidend ist, dass für die Produktion von Synthesegas nur industrielle oder biogene Reststoffe wie Biomasse zum Einsatz kommen, also erneuerbare Quellen für Kohlenstoff. Die chemischen Produkte können an ihrem Lebensende zudem wiederrum zu den Ausgangsstoffen verwertet werden. So entsteht ein nachhaltiger Kreislauf für Kohlenstoffverbindungen – im Gegensatz zum bisherigen linearen Prozess auf Basis fossiler Rohstoffe.

Unser Beitrag: Katalysator auf Edelmetall-Basis

Ein entscheidender Schritt in dem innovativen Verfahren zur Ethen-Herstellung ist die Katalyse. Heraeus liefert den dafür notwendigen Rutheniumkatalysator. „In unseren ersten Versuchen hat sich gezeigt, dass Ruthenium sich besonders für die katalytische Umsetzung von Synthesegas eignet“ erklärt Spod. „Am Ende der Nutzungsdauer können der Katalysator und damit das Ruthenium recycelt werden, sodass auch in dieser Hinsicht ein vollständiger Kreislauf gewährleistet ist.“ Im Laufe des Projekts soll der Katalysator zur Industriereife entwickelt werden. „Wir sind stolz darauf, dass wir im Rahmen dieser Grundlagenforschung einen entscheidenden Beitrag zur Senkung der CO2-Emissionen in der chemischen Industrie leisten können“, betont Spod.

Das Potenzial ist immens: Jährlich werden 150 Millionen Tonnen Ethen produziert. Dabei werden pro Tonne Ethen etwa 1,12 Tonnen CO2 ausgestoßen. Die Projektpartner schätzen, dass sich durch den neuen Technologiepfad, den sie gerade erforschen, bis zu 60 Prozent der Treibhausgas-Emissionen bei der Ethen-Herstellung einsparen ließen.

Eine nachhaltige Herstellung von Ethen aus Synthesegas im industriellen Maßstab ab.