Elektrochemische CO₂-Nutzung
Elektrochemische CO₂‑Nutzung wandelt Kohlendioxid direkt in wertvolle Chemikalien und Energieträger um – für nachhaltige Produktion und Klimaschutz.
Stand:
Technologie-Check
Definition und Wirk-/Funktionsprinzip
Es gibt eine Vielzahl von Produkten, die CO2 als Nebenprodukt erzeugen. Dieses CO2 kann durch Carbon Capture and Utilization (CCU) gebunden und als Rohstoff eingesetzt werden. Das Verfahren kann zur Herstellung von Chemikalien wie Ameisensäure, Methanol, Ehtylen und Alkohole oder auch synthetischer Kraftstoffe oder Kunststoffe genutzt werden. Dazu wird das CO2 mit Hilfe von elektrischem Strom und speziellen Katalysatoren, die als Elektroden fungieren, zur Reaktion gebracht, so dass neue Moleküle gebildet werden. Aktuell wird diese Technologie nur in Pilotanlagen eingesetzt und noch nicht flächendeckend. Die Technologie hat jedoch ein großes Potenzial fossile Rohstoffe zu ersetzen.
SWOT-Analyse
Welche aktuellen Stärken und Schwächen hat die Technologie? Welche externen Entwicklungen (Chancen, Risiken) beeinflussen die Technologie? Gibt es Normen und Vorgaben?
Stärken
- Einsatz von CO2 als Rohstoff, statt CO2-Emission
- Möglichkeit für eine breite Produktpalette unterstützt Verbreitung der Technologie
- Ersatz fossiler Rohstoffe und Verbrauch von CO2 verbessert die Ökobilanzen von Unternehmen und Produkten
- Teil der Dekarbonisierung der chemischen Industrie
Schwächen
- Effizienz der Prozesse ist zum Teil relativ gering, so dass die Wirtschaftlichkeit noch nicht hoch ist
- Aufgrund der ablaufenden Reaktionen kann die Skalierung relativ komplex werden
- Stromverbrauch ist relativ hoch und steigt deutlich mit der Skalierung
Chancen
- Aufbau von Wertschöpfungsketten für die CO2 Nutzung möglich
- Etablierung von industriellen Symbiosen zwischen verschiedenen Wirtschaftszweigen mit der chemischen Industrie
- Bedarf an nachhaltigen Chemikalien wächst weiterhin und Ersatz fossiler Rohstoffe ist ein starker Treiber
- Kombination mit erneuerbaren Energien bietet die Möglichkeit die Technologie noch nachhaltiger zu gestalten
- Technologische Weiterentwicklungen und Materialentwicklungen erhöhen die Effizienz der Technologie
Risiken
- Konkurrenz durch andere Einsatzmöglichkeiten für CO2
- Wirtschaftlichkeit hängt stark von Strompreisschwankungen ab
- Investitionen für den Aufbau der Infrastruktur sind relativ hoch
- Know-How für die richtige Auslegung und Skalierung erfordert Fachkräfte
Erfolgsbeispiele
- In Baden-Württemberg umgesetzt: Forschung und Anwendungen zur elektrochemischen CO2‑Nutzung wandeln CO2 in chemische Grundstoffe um, so dass es als nachhaltiger Rohstoff für die chemische Produktion dient und fossile Ressourcen ersetzt.
Zum Erfolgsbeispiel - Forschende der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung haben eine Technologie entwickelt, mit der sie aus CO2 mit Hilfe von Solarstrom und Bakterien Chemikalien erzeugen können und dazu eine Studie aufgesetzt.
Zum Erfolgsbeispiel
