Interview Matthias Beller

Viele Technologien für eine nachhaltige Chemie gibt es heute schon

research sprach mit Prof. Dr. Matthias Beller, Direktor des Leibniz-Instituts für Katalyse an der Universität Rostock. Er entwickelt mit seiner Forschungsgruppe innovative Katalysatoren. Die chemischen Werkzeuge können dabei helfen, Produktionsverfahren wirtschaftlicher und nachhaltiger zu machen.

Innovativen Katalysatoren auf der Spur: Prof. Dr. Matthias Beller, Direktor des Leibniz-Instituts für Katalyse an der Universität Rostock, will mit seiner Forschung die Chemieindustrie nachhaltiger machen.

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  • Herausforderung:
    Viele chemische Produktionsverfahren benötigen für einzelne Teilschritte umweltschädliche, toxischen Substanzen, haben einen hohen Energiebedarf und sind kostenintensiv.
  • Lösung:
    Die von Forschern des Leibniz-Instituts für Katalyse an der Universität Rostock entwickelten Katalysatoren ermöglichen es, chemische Reaktionen mit hoher Ausbeute, weniger kritischen Nebenprodukten und geringem spezifischem Energiebedarf durchzuführen.
  • Nutzen:
    Innovative Katalysatoren können dabei helfen, chemische Produktionsverfahren wirtschaftlicher und nachhaltiger zu machen.

Welche Vorteile bietet der Einsatz von Katalysatoren?

Diese Substanzen ermöglichen es, chemische Reaktionen mit hoher Ausbeute, wenigen Nebenprodukten und geringem spezifischem Energiebedarf durchzuführen. Katalysatoren sind deshalb eine wichtige Voraussetzung, um chemische Produktionsverfahren nachhaltiger und wirtschaftlicher zu machen – sei es in Chemie, Pharmazie, Lebensmittelproduktion, Energietechnik oder Materialentwicklung. Damit beschäftigen wir uns intensiv in meiner Forschungsgruppe. Wir entwickeln Katalysatoren und Katalyseverfahren, die besonders umweltverträglich und gleichzeitig kostengünstig sind.

Produktionsverfahren nachhaltiger machen – das ist das Ziel der „grünen“ Chemie.

Was sind die größten Herausforderungen für die Industrie, um eine nachhaltige Chemie zu etablieren?

Zum einen ist es gar nicht so einfach, Nachhaltigkeit zu messen, denn das Herstellen eines Pharmawirkstoffs umfasst beispielsweise oft zehn bis fünfzehn komplexe Umwandlungsschritte. Chemische Verfahren müssen also exakt bewertet und klassifiziert werden. Dank moderner Analysemethoden und Sensoren hat sich in den vergangenen Jahren vieles verbessert, um Nachhaltigkeit greifbarer zu machen. Zum anderen braucht es natürlich geeignete Technologien, mit denen sich chemische Umwandlungen effizient durchführen lassen. Auch hier gibt es seit einigen Jahren enorme Fortschritte, gerade was die Entwicklung leistungsfähiger Katalysatoren angeht.

Welche Strategien gibt es, um chemische Produktionsverfahren „grüner“ zu machen?

Man versucht beispielsweise, toxische Substanzen zu ersetzen sowie deutlich weniger und unbedenklichere Lösungsmittel zu verwenden. Die Abfallmengen zu reduzieren, ist ein weiterer wichtiger Punkt. Zudem wird darauf geachtet, dass Prozesse mit erneuerbaren statt mit fossilen Ressourcen funktionieren und Lösungsmittel wieder recycelt werden. Geeignete Katalysatoren machen auch derartige chemische Prozesse häufig noch umweltfreundlicher. Weiterhin bieten sie die Möglichkeit erneuerbaren elektrischen Strom oder direkt Sonnenenergie, Kohlenstoffdioxid oder Bioabfälle für chemische Umwandlungen zugänglich zu machen. Auf diesen Gebieten wird weltweit intensiv geforscht.

Toxische Substanzen vermeiden, Lösungsmittel recyceln, erneuerbare Ressourcen einsetzen: Das sind nur drei Beispiele für Maßnahmen, die Produktionsverfahren zu mehr Nachhaltigkeit verhelfen.

Wäre damit sogar eine „grüne“ Chemie, also ohne Erdöl und Erdgas, möglich?

Im Prinzip ja. Vor zehn Jahren galt so etwas noch als sehr revolutionär. Aber viele Technologien, die dafür nötig sind, werden schon heute eingesetzt. Mit erneuerbaren Energien aus Sonne oder Wind lässt sich Wasser in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) spalten. Zusammen mit Kohlenstoffdioxid (CO2), das in der Industrie oder in Kraftwerken anfällt, lässt sich „grünes“ Methanol herstellen, ein wichtiger Grundbaustein für Chemieunternehmen. Daraus kann man weitere wichtige Basischemikalien wie Propylen oder Buten erzeugen. Auf der Basis von H2, CO2 und O2 lassen sich also wichtige Chemiebausteine gewinnen, mit denen sich ein breites Produktspektrum aufbauen lässt – von Arzneimitteln, Feinchemikalien bis hin zu Verbrauchsgütern wie Kraftstoffen oder Polymeren und Verpackungen.

Welche Rahmenbedingungen braucht es, damit sich eine nachhaltige Chemie durchsetzen kann?

Neue Technologien bedeuten immer eine Umstellung – und damit für Unternehmen einen Mehraufwand. Man bevorzugt verständlicherweise Bekanntes, das optimal funktioniert. Deshalb sollte die Politik positive Anreize schaffen, damit sich Innovationen durchsetzen können, die eine „grüne“ Chemie ermöglichen. Wichtig ist zudem, dass sich etwas auf globaler Ebene verändert ähnlich wie bei der CO2-Steuer, die einige Länder bereits eingeführt haben. Es muss hier einen weltweiten Konsens geben, damit sich nachhaltige Prozesse verbreiten und positiv auf Klima und Umwelt auswirken können.