Grundstoffchemische Industrie

Chemische Produkte prägen unseren modernen Lebensalltag. Von Düngemitteln auf unseren Feldern bis hin zu Leichtbaumaterialien in unseren Autos: Am Beginn unzähliger Wertschöpfungsketten steht die energieintensive Produktion einer kleinen Zahl chemischer Grundstoffe, deren Folgeprodukte ihren Weg in die verschiedensten Anwendungsbereiche finden.

Produktion chemischer Grundstoffe verursacht hohe Treibhausgasemissionen

Im Jahr 2017 hat die chemisch-pharmazeutische Industrie insgesamt etwa 52 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente emittiert. Etwa zwei Drittel dieser Emissionen werden durch die grundstoffchemische Produktion verursacht. Das macht rund vier Prozent aller Treibhausgasemissionen und 19 Prozent der Industrieemissionen Deutschlands aus.

Die folgenden Grundstoffe verursachen während ihrer Produktion besonders hohe Treibhausgasemissionen:

  • Ethylen, Propylen sowie die Aromaten Benzol, Toluol und Xylol
  • Methanol
  • Ammoniak
  • Chlor
  • Industrieruß

Neue Verfahren und erneuerbare Rohstoffe für klimaneutrale Produktion

Die chemische Industrie in Deutschland hat ihre Treibhausgasemissionen trotz steigender Produktionsraten von 1990 bis 2017 bereits um 48 Prozent gesenkt. Um das Ziel der Treibhausgasneutralität zu erreichen, müssen nun aber auch neue Produktionsverfahren implementiert und erneuerbare Rohstoffquellen erschlossen werden. Zu den wichtigsten Maßnahmen, die zur Vermeidung von CO2-Emissionen beitragen, gehören:

  • die Umstellung der Wasserstofferzeugung auf Elektrolyseverfahren,
  • die Kreislaufführung von Kohlenstoff (zum Beispiel chemisches Recycling, Carbon Capture and Usage – CCU) sowie
  • die Elektrifizierung der Prozesswärmeerzeugung (zum Beispiel elektrisch beheizter Steamcracker (Dampfspalter)).

Treibhausgasneutrale Produktion braucht viel erneuerbare Energie

Die Technologien, die für eine treibhausgasneutrale Chemieindustrie benötigt werden, sind weitestgehend bekannt und werden intensiv erforscht. Voraussetzung für eine breite Anwendung ist, dass sehr große Mengen erneuerbare Energien zu günstigen Kosten zur Verfügung stehen. Das gilt insbesondere für Technologien, die CO2 und grünen Wasserstoff als Rohstoff für chemische Produkte erschließen.

Zudem sind zusätzliche Infrastruktur und branchenübergreifende Kooperationen notwendig, denn: CO2 muss – in einer zunehmend treibhausgasneutralen Welt – von den verbleibenden Emissionsquellen zu den chemischen Produktionsanlagen gelangen.


Beispiele aus der Praxis

ICO2Chem

ICO2Chem ist ein Forschungsprojekt des EU-Rahmenprogramms für Forschung und Innovation „Horizon 2020“. Ziel des Projektes ist es, industrielle CO2-Ströme zur Herstellung langkettiger Kohlenwasserstoffe (Öle und Wachse) zu nutzen. Diese werden beispielsweise für Beschichtungen benötigt. Aus Deutschland beteiligen sich die Provadis Hochschule, Infraserv Höchst, INERATEC und ALTANA an diesem Projekt.

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ChemCycling

Die BASF treibt unter dem Projektnamen ChemCycling das chemische Recycling von Kunststoffabfällen voran. Durch Pyrolyse von Kunststoffen, die nicht mechanisch verwertet werden können, lässt sich ein Rohöl gewinnen. Dieses kann am Beginn der Wertschöpfungskette wiedereingesetzt werden und so den Verbrauch fossiler Rohstoffe reduzieren.

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Studien zur Dekarbonisierung der Chemieindustrie

Roadmap Chemie 2050

Auf dem Weg zu einer treibhausgasneutralen chemischen Industrie in Deutschland

DECHEMA e.V. und FutureCamp Climate GmbH für den Verband der Chemischen Industrie, 2019

  • Studie analysiert drei Szenarien für Entwicklungspfad der deutschen Chemieindustrie bis 2050
  • Emissionsbetrachtung berücksichtigt auch den fossilen Kohlenstoffgehalt chemischer Produkte (sogenannte Scope-3-Emissionen)
  • Darstellung notwendiger Technologien bezüglich ihrer zeitlichen Verfügbarkeit sowie Wirtschaftlichkeit und einer möglichen Rohstoffbasis (CO2, chemisches Recycling, Biomasse)
  • Kernergebnis: Treibhausgasneutralität ist technologisch erreichbar, aber der Bedarf an Strom aus erneuerbaren Energiequellen steigt enorm

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Low Carbon Energy and Feedstock for the European Chemical Industry

DECHEMA e.V. für Cefic – The European Chemical Industry Council, 2017

  • Detaillierte Technologiestudie zu Rohstoffen und Verfahren, die für eine treibhausgasneutrale Chemieindustrie in Europa benötigt werden
  • Betrachtung unterschiedlicher CO2-neutraler Produktionsrouten zu den wichtigsten chemischen Grundstoffen
  • Energie- und Stoffströme der europäischen Chemieindustrie heute und morgen
  • Zeigt Bedarfe für Forschung und Entwicklung sowie politisch und wirtschaftliche Rahmenbedingungen auf

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