Beschreibung

Kohlendioxid ist als einer der Hauptverursacher des Treibhauseffekts schädlich fürs Klima. Im Projekt „Production Dreams” soll es indes klimafreundlich genutzt werden – als Grundbaustein elastischer Kunststoffe, sogenannter Elastomere. Elastomere werden in der Automobil-, Elektro- und Bauindustrie sowie im Maschinenbau benötigt. Darüber hinaus finden sie auch Verwendung in der Produktion für Haushalt und Medizintechnik.

Synthetische Elastomere basieren normalerweise komplett auf Erdöl. Bei ihrer Herstellung lassen sich nun in einem Vorprodukt rund 25 Prozent des üblicherweise verwendeten Öls durch CO₂ ersetzen. Das Ergebnis sind sogenannte Polyethercarbonatpolyurethane, die zu Elastomeren weiterverarbeitet werden können.

Die mit Hilfe von CO₂ hergestellten Elastomere besitzen dieselbe hohe Qualität wie diejenigen, die nur aus petrochemischen Rohstoffen bestehen. Gleichzeitig ist das großtechnische Verfahren, das die Projektpartner erarbeiten und umsetzen wollen, wesentlich energieeffizienter. Es benötigt auch weniger Lösemittel und weist daher eine deutlich bessere Ökobilanz als konventionelle Prozesse auf. Da weniger Erdöl eingesetzt wird, werden zudem die Verarbeitungsschritte bis zu dessen Einsatz im Elastomer vermieden – das spart im gesamten Prozess wiederum CO₂-Emissionen und Energie. Durch den Einsatz von Kohlendioxid wird somit die begrenzte Ressource Erdöl geschont und gleichzeitig die Rohstoffbasis der Chemie- und Kunststoffindustrie erweitert.

Einzelne Chargen des neuartigen Materials konnten im Labor bereits hergestellt werden. Im Verlauf Projekts wurde ein kontinuierliches Verfahren entwickelt werden, das eine wirtschaftliche Produktion im Industriemaßstab ermöglicht. Am Projekt beteiligt waren der Kunststoffhersteller Covestro und zwei Partner aus der Wissenschaft: Die RWTH Aachen University mit dem Lehrstuhl für Kunststoffverarbeitung (IKV) und dem Lehrstuhl für Technische Thermodynamik (LTT) sowie die Technische Universität Berlin mit dem Lehrstuhl für Technische Chemie.

Laufzeit: 01.01.2016 – 30.09.2019

Website:ProductionDreams

Projektpartner

Covestro Deutschland AG
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (RWTH Aachen)
Technische Universität Berlin

Förderung

r+Impuls - Impulse für industrielle Ressourceneffizienz eine Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF)

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Georg Buchner

Publikationen

Buchner, G. A.; Rudolph, M.; Norwig, J.; Marker, V.; Gürtler, C.; Schomäcker, R. Kinetic Investigation of Polyurethane Rubber Formation from CO2‐Containing Polyols. Chem. Ing. Tech. 2020, 92 (3), 199–208. https://doi.org/10.1002/cite.201900103

Buchner, G. A.; Wulfes, N.; Schomäcker, R. Techno-Economic Assessment of CO2-Containing Polyurethane Rubbers. J. CO2 Util. 2020, 36, 153–168. https://doi.org/10.1016/j.jcou.2019.11.010

Zimmermann, A. W.; Wunderlich, J.; Müller, L.; Buchner, G. A.; Marxen, A.; Michailos, S.; Armstrong, K.; Naims, H.; McCord, S.; Styring, P.; Schomäcker, R. Techno-Economic Assessment Guidelines for CO2 Utilization. Front. Energy Res. 2020, 8:5, 1–23. https://doi.org/10.3389/fenrg.2020.00005

Buchner, G. A.; Stepputat, K. J.; Zimmermann, A. W.; Schomäcker, R. Specifying Technology Readiness Levels for the Chemical Industry. Ind. Eng. Chem. Res. 2019, 58 (17), 6957–6969. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.8b05693

Buchner, G. A.; Zimmermann, A. W.; Hohgräve, A. E.; Schomäcker, R. Techno-Economic Assessment Framework for the Chemical Industry - Based on Technology Readiness Levels. Ind. Eng. Chem. Res. 2018, 57 (25), 8502–8517. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.8b01248

Buchner, G. A.; Wunderlich, J.; Schomäcker, R. (EST-2912) Technology Readiness Levels Guiding Cost Estimation in the Chemical Industry. In AACE International Transactions; Morgantown, WV, 2018; p EST.2912.1-23.

Buchner, G. A.; Schomäcker, R.; Meys, R.; Bardow, A. Guiding Innovation with Integrated Life-Cycle Assessment (LCA) and Techno-Economic Assessment (TEA) - the Case of CO2-Containing Polyurethane Elastomers, EIT Climate-KIC EnCO2re Report; 2018. http://enco2re.climate-kic.org/wp-content/uploads/2019/04/TEA-LCA_integration_report_2018.pdf

Zimmermann, A. W.; Wunderlich, J.; Buchner, G. A.; Müller, L.; Armstrong, K.; Michailos, S.; Marxen, A.; Naims, H.; Styring, P.; Schomäcker, R.; et al. Techno-Economic Assessment & Life Cycle Assessment Guidelines for CO2 Utilization; CO2Chem Media and Publishing Ltd, 2018. https://doi.org/10.3998/2027.42/145436