Ein zentrales Ziel der Unternehmensstrategie der BASF sieht vor, bis zum Jahr 2030 CO₂-neutral zu wachsen. Hierfür optimiert der Konzern kontinuierlich bestehende Prozesse, ersetzt fossile Energiequellen schrittweise durch erneuerbare und entwickelt grundlegend neue emissionsarme Produktionsverfahren. Diese Arbeiten bündelt das Unternehmen in einem ehrgeizigen Programm zum „Carbon Management“. Aktuelle Forschungsergebnisse zu den neuen Verfahren und innovative klimaschonende Produkte präsentiert das Unternehmen heute auf der Forschungspressekonferenz in Ludwigshafen.

„Um die Klimaschutzziele zu erreichen, müssen CO₂-Emissionen im großen Stil vermieden werden. CO₂ als Rohstoff zu nutzen, ist nur in Einzelfällen sinnvoll und kann daher den Klimawandel nicht entscheidend bremsen“, betont Martin Brudermüller, Vorstandsvorsitzender und Chief Technology Officer. In den vergangenen Jahrzehnten habe das Unternehmen schon eine erhebliche Vermeidung von CO2-Emissionen erreicht, indem Produktionsprozesse optimiert und die Effizienz gesteigert wurden. So habe man seit 1990 die Emissionen halbiert und zugleich die Produktionsmenge verdoppelt. Die CO²-Emissionen erneut deutlich zu senken, erfordere ganz neue Technologien, so Brudermüller und daher habe man ein ambitioniertes Forschungsprogramm angestoßen.

Die größten CO₂-Quellen in der chemischen Industrie sind fossile Brennstoffe, denn Chemie braucht Energie. So benötigen die Steamcracker eine Temperatur von 850 °C, um Rohbenzin zur Weiterverarbeitung in Olefine und Aromaten aufzuspalten. Könnte diese Energie mit regenerativem Strom eingebracht werden, anstelle des bisher üblichen Erdgases, wäre eine deutliche Reduzierung der CO₂-Emissionen von bis zu 90% möglich. In den kommenden fünf Jahren soll deshalb das weltweit erste elektrische Beheizungskonzept für Steamcracker entwickelt werden. Gleichzeitig müssen Materialprüfungen zeigen, welche Metallwerkstoffe für die benötigten hohen Stromstärken geeignet sind, um derartige Hochtemperatur-Reaktoren entsprechend auszurüsten.

Die Produktion von Wasserstoff setzt ebenfalls erhebliche Mengen an CO₂ frei. Wasserstoff wird von der chemischen Industrie in großen Mengen als Reaktionspartner benötigt – von BASF beispielsweise für die Ammoniaksynthese, ist aber auch für viele nachhaltige Anwendungen der Zukunft als Energieträger und Energiespeicher unverzichtbar. Gemeinsam mit Kooperationspartnern entwickelt das Unternehmen deshalb eine neue Prozesstechnologie zur Herstellung von Wasserstoff aus Erdgas. Dabei wird Erdgas direkt in die Bestandteile Wasserstoff und Kohlenstoff gespalten. Das anfallende Kohlenstoffprodukt kann potenziell zur Herstellung von beispielsweise Stahl oder Aluminium eingesetzt werden. Dieser Prozess der Methanpyrolyse erfordert vergleichsweise wenig Energie. Stammt diese zudem aus erneuerbaren Quellen, kann Wasserstoff im industriellen Maßstab CO₂-frei produziert werden.

Entwicklung neuer Katalysatoren ist ein Schlüssel zum Erfolg

Als zentrales, großvolumiges Zwischenprodukt sind Olefine ein besonders wichtiger Ansatzpunkt für neue emissionsarme Verfahren. Die erheblichen CO₂-Emissionen, die bei der heutigen Herstellung in Steamcrackern entstehen, könnten auch durch das sogenannte trockene Reformieren von Methan deutlich reduziert werden. Hierbei entsteht ein Synthesegas, das über die Zwischenstufe Dimethylether zu Olefinen umgesetzt werden kann. Einen solchen Weg konnten BASF-Forscher nun erstmals mit ganz neuen, leistungsfähigen Katalysatorsystemen bahnen. Vermarket werden diese Katalysatoren einer neuen Generation in Kooperation mit Linde. Je nach Verfügbarkeit von Rohstoffen und regenerativem Strom stellt dieses innovative Verfahren dann eine Ergänzung oder Alternative zu dem möglichen elektrischen Beheizen von Steamcrackern dar.

Auch für die stoffliche Nutzung von CO₂ als chemischen Rohstoff präsentiert man einen neuen Ansatz: die Herstellung von Natrium-Acrylat aus Ethen und CO₂. Natrium-Acrylat ist ein wichtiger Ausgangsstoff für Superabsorber, die in Windeln und anderen Hygieneprodukten eine breite Anwendung finden. Forschern des „Catalysis Research Laboratory“ (CaRLa) an der Universität Heidelberg gelang es vor wenigen Jahren erstmals, den Katalysezyklus für diese Reaktion zu schließen. Inzwischen haben Experten des Unternehmens den Prozess in Richtung einer industriellen Nutzung entscheidend weiterentwickelt und in einer Miniplant-Anlage im Labormaßstab die erfolgreiche Umsetzung demonstriert. Gegenüber dem bisherigen Produktionsverfahren für Superabsorber, das auf Propen basiert, würde das CO₂ im neuen Prozess etwa 30% der fossilen Rohstoffe ersetzen, wenn dieser sich auch im größeren Maßstab als stabil und energetisch günstig bewährt.

Bekenntnis zu Spitzenforschung im globalen Wissensverbund

Die vier präsentierten Projekte stehen stellvertretend für das einzigartige Themen-Portfolio der BASF-Forschung, das auch die Arbeit an wegweisenden Sprunginnovationen einschließt. Das Unternehmen strebt an, die Aufwendungen für Forschung und Entwicklung weiterhin auf dem hohen Niveau der vergangenen Jahre zu halten. Im Jahr 2017 lagen diese Aufwendungen bei 1.888 Mio. EUR, die Summe für 2018 wird zur Bilanz-Pressekonferenz Ende Februar veröffentlicht. Die Forschungspipeline umfasst rund 3.000 Projekte, die von weltweit mehr als 11.000 Mitarbeitern in Forschung und Entwicklung bearbeitet werden. Ein wichtiger Baustein des Wissensverbundes ist das globale Netzwerk von F&E-Kooperationen mit exzellenten Universitäten, Forschungsinstituten und Unternehmen.