CO₂-Emissionen aus der energetischen Nutzung von fossilen Brennstoffen durch den Menschen sind die Hauptursache des anthropogenen Treibhauseffektes. Ohne drastische Reduktion der CO₂-Emissionen werden sich die Lebensbedingungen auf der Erde dramatisch ändern. Andererseits sind fossile Energieträger, insbesondere Erdöl und Erdgas, wichtige „bequeme“ Ausgangsstoffe für Kraftstoffe und eine Vielzahl von Chemieprodukten, die wesentliche Grundlagen unserer Lebensweise darstellen. Ihre Verfügbarkeit ist, wenngleich nicht kurzfristig, endlich. Ein energetisch und stofflich effizientes, kostengünstiges Verfahren zum CO₂-Recycling könnte einen Beitrag leisten zur Reduktion der CO₂-Emissionen und der Verwendung fossiler Rohstoffe. Die Erreichung dieser Effekte setzt natürlich voraus, dass energetische und eventuell notwendige stoffliche Inputs aus regenerativen Quellen stammen. Ein erfolgversprechender Ansatz ist die photokatalytische Umwandlung von CO₂ in Energieträger oder Basischemikalien.

Ziel des Gesamtvorhabens ist die Erhöhung der Ausbeuten und Reaktionsraten der zentralen Prozesse, um das Interesse für eine industrielle Anwendung zu schaffen. Zur Erreichung einer wirtschaftlichen Rentabilität, auch bei geringen Reaktionsraten, liegt der Fokus der Arbeiten darauf, Produkte von höherem Wert herzustellen, wie zum Beispiel niedere Alkohole, Aldehyde oder Carbonsäuren. Durch die Zugabe von zusätzlichen Reaktionspartnern, wie z. B. Biomethan, soll auch die Herstellung von Synthesegas (CO+H₂) geprüft werden. Zudem soll gewährleistet werden, dass kritische Rohstoffe weitestgehend vermieden werden und die entwickelten Prozesse selbst geringe Umweltwirkungen aufweisen. Zur Erreichung der Ziele sollen drei innovative Ansätze verfolgt werden:

1. Durch strategisches Design sollen Nanomaterialien synthetisiert werden, welche möglichst viel Sonnenlicht umsetzen, um die Effizienz der gesamten Prozessfolge nicht bereits durch den ersten Schritt drastisch zu limitieren. Weiterhin soll die Fähigkeit der Materialien, Kohlendioxid zu binden, optimiert werden.
2. Mittels reaktionstechnischer Optimierung sollen die bisher hohen Reaktionstemperaturen für die Nutzung von CO₂ als Rohstoff gesenkt werden.
3. Die kontinuierliche, in die F&E integrierte Lebenszyklusbewertung der Umwelteigenschaften und Kosten soll die ökologische und ökonomische Nachhaltigkeit der in PRODIGY entwickelten Prozesse analysieren, bewerten und optimieren.

Das Ziel des Teilvorhabens des ITAS besteht darin, den Projektpartnern die systemanalytischen Informationen zu liefern, die zur Effizienz- und Nachhaltigkeitsoptimierung des neuen Prozesses notwendig sind. Analysegegenstände sind Umweltwirkungen und Kosten, die unter folgenden Aspekten mit lebenszyklusbezogenen Methoden (LCA, LCC) bestimmt werden:

1. Optimierung der PRODIGY-Prozesse selbst unter Einbindung in chemische Produktionssysteme und Energiewandlungssysteme.
2. Positionierung der PRODIGY-Prozesse im Vergleich mit Konkurrenzsystemen.

In den lebenszyklusbezogenen Analysen werden auch die Prozesse berücksichtigt, die nicht unmittelbarer Gegenstand der F&E-Arbeiten in PRODIGY sind, aber unvermeidbar Teile des Gesamtsystems zur Erzeugung der gewünschten Reduktionsprodukte (Bau der Apparate, Produktion der Materialien, Produktion der Additive usw.). Damit soll gewährleistet werden, dass keine Schwachstellen in vor- und nachgelagerten Prozessen verborgen bleiben oder durch Optimierungen im Hauptprozess evtl. sogar erst verursacht werden (z. B. funktionell optimales neues Material mit umweltschädlicherer Herstellung).

Die Analysen erfolgen als F&E-Begleitung in enger Kooperation mit den technischen Partnern. Das ermöglicht die Nutzung von Nachhaltigkeitsinformationen bereits in frühen Phasen der F&E-Arbeiten und damit ggf. nötige Kurskorrekturen mit minimiertem Aufwand durchzuführen.

Tel.: 0721 608-24606
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