Update im Betrieb

Keine politische Debatte wird derzeit ideologischer geführt als die um den Klimaschutz. Angesichts ambitionierter politischer Klimaschutzziele – Deutschland will bis 2030 mindestens  55 Prozent CO2 einsparen – und zugleich eher verhaltener Fortschritte beim Emissionsabbau, entsteht der Eindruck, das Land trete auf der Stelle. In Bezug auf die Politik mag das stimmen. Sie erschöpft sich vorwiegend darin, Zielvorgaben zu formulieren, anstatt gangbare Wege dorthin zu entwickeln. 

Was in der öffentlichen Debatte bislang kaum gewürdigt wird: Die Beschäftigten in der Industrie sind längst dabei, konkrete Lösungen zu entwickeln: Technologien, die Innovation und Klimaschutz unter einen Hut bringen. Technologien, die das Zeug haben, Deutschland zum Innovationsführer der industriellen Transformation zu machen – und gute Jobs sichern und neue schaffen. 

Politische Debatten mögen sich bisweilen in die Länge ziehen: Die Motoren der Industrie laufen unterdessen weiter, sie müssen weiterlaufen. In globalisierten Zeiten stehen vor allem die von hoher Internationalisierung und großem Wettbewerb geprägten Branchen der IG BCE enorm unter Druck – die Digitalisierung, die sich gerade anschickt, Produktionsprozesse und Berufsbilder gehörig umzukrempeln, tut ein Übriges. 

Noch sind deutsche Unternehmen ob ihrer Forschungsstärke und der oft führenden Qualität ihrer Produkte auf vielen Feldern der „Goldstandard“. Innovationsführerschaft hat vielen deutschen Unternehmen nicht nur wirtschaftliche Erfolge gesichert, sondern mit dazu beigetragen, dass wir ein Land guter, tariflich gesicherter Arbeit sind. Zugleich sind gute Bildung und Ausbildung, faire Löhne und gesicherte Lebensverhältnisse eine entscheidende Voraussetzung, damit die nach wie vor wichtigste „Ressource“ in der modernen Industriegesellschaft Laborinnovationen in Serie bringen kann: Die gebündelte Kompetenz und Tatkraft von Millionen Beschäftigter in unseren Industrien – mehr als eine Million davon allein im Organisationsbereich der IG BCE. 

Damit sie ihre Arbeit auch künftig erfolgreich machen können, braucht Deutschland eine andere Debattenkultur. Kein Verharren in alarmierenden Prognosen, keine weiteres gegeneinander Ausspielen von ökologischen und wirtschaftlichen (und damit auch sozialen) Interessen – sondern ein ganzheitliches Konzept, das Klimaschutz, Wirtschaftskraft und soziale Sicherheit zusammendenkt. 

Nur indem wir klimaneutrale Innovationen entwickeln, die weltweit Abnehmer finden, und indem wir ein Gesellschaftsmodell entwerfen, das Klimagerechtigkeit mit sozialer Gerechtigkeit verbindet und so international Vorbildwirkung entfacht, können wir Deutschen überhaupt etwas Spürbares zur Eindämmung der globalen CO2-Emissionen beitragen, sagt der IG-BCE-Vorsitzende Michael Vassiliadis. „Wir müssen uns an die Spitze der Bewegung setzen. Machen wir ‚Made in Germany’ zur globalen Marke für klimaneutrale Spitzentechnologie.“ 

Die Sicherung von sozialem Frieden und Wohlstand gehören ebenso in die Debatte um die industrielle Transformation wie das berechtige Interesse am Klimaschutz. Nur wenn Menschen in guter Arbeit gehalten werden, gewinnt das Klima langfristig, denn es ermöglicht gesellschaftlichen Konsens für nachhaltig gute Klimapolitik. 

Zeit also, die Debatten um die Transformation lösungsorientiert zu führen – und vor allem: endlich anzupacken. Wie das geht, zeigen bereits heute viele Betriebe. kompakt stellt vier Beispiele nachhaltiger Technologien vor, die das Zeug haben, neue Standards zu setzen.

Sorgt für einen reibungslosen Ablauf in der CO2-nutzenden Schaumstoff-Produktion: Dirk Becker überwacht die Cardyon-Anlage.

Foto: © Frank Rogner

1. Wertstoff statt Schadstoff: CO2 als Rohöl-Ersatz und Grundstoff der Chemieproduktion

Das Treibhausgas CO2 ist maßgeblich mitverantwortlich für den Klimawandel – aber es kann auch Grundlage für neuartige Werkstoffe sein. Der Polymer-Spezialist Covestro hat mit Forschungspartnern, unter anderem der RWTH Aachen University, ein Verfahren zur Herstellung elastischer Textilfasern entwickelt, bei dem ein Teil des für die Produktion erforderlichen Erdöls durch CO2 ersetzt werden kann. Zur Marktreife weiterentwickelt, könnte die Faser zukünftig beispielsweise für Strümpfe und medizinische Textilien wie Pflaster oder Kompressionsstrümpfe eingesetzt werden – und so herkömmliche Elastikgewebe auf Erdölbasis ersetzen.

Für die Herstellung von Matratzen und Sportböden kommt das Verfahren bei Covestro am Standort Dormagen schon heute zum Einsatz: Schlafen und Laufen auf CO2 ist bereits möglich – bis wir uns auch in CO2-haltige Stoffe kleiden werden, scheint nur eine Frage der Zeit. Da CO2 das Potenzial zum Alleskönner hat, sind weitere Anwendungsfelder gewiss: Der in dem Gas enthaltene Kohlenstoff ist nämlich die Grundlage von Treibstoffen, Kunststoffen und Chemikalien aller Art. Ohne Kohlenstoff geht (fast) nichts in der chemischen Industrie – und bislang war die begrenzte Ressource Rohöl die Kohlenstoffquelle der Wahl. 

Dank des von Covestro angewandten Verfahrens ist es inzwischen möglich, rund ein Fünftel des Öls durch CO2 zu ersetzen. Die Ökobilanz ist auch deshalb vorteilhaft, weil es den Entwicklern gelungen ist, den eigentlich hohen Energieeinsatz, der für die Erzeugung von Kohlenstoff aus CO2 erforderlich ist, durch einen selbst entwickelten Katalysator zu senken. 

Aufgrund niedriger Rohölpreise sind der erheblichen teureren CO2-Verarbeitung derzeit noch wirtschaftliche Grenzen gesetzt. Abhilfe könnte ein Verfahren schaffen, an dem das Spezialchemie-Unternehmen Evonik und der Technologie-Konzern Siemens arbeiten. In einer Versuchsanlage in Marl arbeiten Forscher beider Unternehmen daran, Kohlendioxid mithilfe von Strom aus erneuerbaren Quellen und Bakterien in chemische Grundstoffe wie Butanol und Hexanol umzuwandeln – Ausgangsstoffe unter anderem für Spezialkunststoffe oder Nahrungsergänzungsmittel. Das an den natürlichen Prozess der Photosynthese angelehnte Verfahren führt zwei grundlegende chemische Umwandlungsprozesse zu einer „künstlichen Photosynthese“ zusammen: Die Elektrolyse und die Fermentation.

Im ersten Schritt, der Elektrolyse, wird Kohlendioxid unter Mitwirkung von Wasser und grünem Strom in Kohlenmonoxid umgewandelt. Dieses Gas wird im zweiten Schritt, der Fermentation, von Mikroorganismen aufgenommen, die es in die benötigen Spezialchemie-Grundstoffe umwandeln. Das „Rheticus“ getaufte Projekt weist nicht nur mögliche Wege zu einer zugleich ökologischen und wirtschaftlichen Produktion von Chemieprodukten, synthetischen Kraftstoffen oder Düngemitteln. Entsprechende Produktionsanlagen könnten darüber hinaus auch als Speicher für erneuerbaren Strom fungieren und zur Stabilisierung des Stromnetzes beitragen.

Um derartige Technologien im industriellen Maßstab zu realisieren, bleibt die CO2-Gewinnung eine entscheidende Herausforderung. Die Erdatmosphäre ist zwar voll von dem Klimagas – doch es dort „einzusammeln“ wäre eine technische und finanzielle Herkulesaufgabe. Der Essener Stahlkonzern Thyssen-Krupp hat deshalb mit 17 Partnern aus Industrie und Wissenschaft das Projekt „Carbon-2Chem“ initiiert – mit dem Ziel, Hüttengase direkt am Entstehungsort einzufangen, das enthaltene CO2 herauszufiltern und es chemischen Syntheseprozessen wie der „künstlichen Photosynthese“ zuzuführen. Eine perfekte Kreislaufwirtschaft also. Sobald die Technologie in Serie geht, könnten jährlich immerhin bis zu 20 Millionen Tonnen Hüttengas – das entspricht etwa zehn Prozent der CO2-Emissionen von Industrie und verarbeitenden Gewerbe in Deutschland – neutralisiert und wirtschaftlich nutzbar gemacht werden.

Probennahme aus einer Zellkultur. Die Nährlösung hat eine typische rosarote Farbe.

Foto: © Sanofi

2. Personalisierte Medizin: Die Macht der Gene

Die US-Schauspielerin Angelina Jolie ließ sich vor sechs Jahren ihre Brüste vorsorglich entfernen, zwei Jahre später auch die Eierstöcke. Ausschlaggebend für diese drastischen Schritte war eine stark erhöhte Wahrscheinlichkeit, dass Jolie vor ihrem 40. Geburtstag an erblichem Brust- und Eierstockkrebs erkranken könnte. Jolies Entscheidung beruhte auf einem Gentest. Die Analyse ergab, dass sie Trägerin eines seltenen mutierten BRCA1-Gens ist, das das Risiko für Brust- und Eierstockkrebs stark erhöht. Laut Test lag ihre Erkrankungswahrscheinlichkeit bei 87 Prozent. Bereits Jolies Mutter, Tante und Großmutter waren an Krebs verstorben. Mit ihrer Entscheidung lenkte Jolie die öffentliche Wahrnehmung nebenbei auch auf ein zukunftsweisendes Feld in der Gesundheitsforschung: die personalisierte Medizin.

Der Pharmakonzern Sanofi beschäftigt sich schon länger damit: „Personalisierte Medizin hat drei Ziele“, erklärt Prof. Dr. Jochen Maas, Geschäftsführer Forschung und Entwicklung der Sanofi-Aventis Deutschland. „Sie soll die Effektivität von Arzneimitteln verbessern, ihre Sicherheit erhöhen und die Dosis optimieren.“ Denn personalisierte Medizin verhilft Patienten durch DNA-Analysen und Gentests schneller zu einer Therapie, die für sie geeignet ist. Und aufgrund der genetischen Daten einzelner Patienten kann man auch abwägen, mit welcher Wahrscheinlichkeit sie bestimmte Krankheiten entwickeln werden. 

Aber auch wenn vieles schon möglich ist, in der Praxis steckt personalisierte Medizin noch in den Kinderschuhen. Sie wird bisher vor allem in der Krebsforschung eingesetzt. In den meisten anderen Bereichen wurden die Produkte in den vergangenen Jahren mehrheitlich für einen 70 Kilo schweren Mann entwickelt, ein „One size fits all“-Ansatz der keine Rücksicht auf die Besonderheiten der einzelnen Patienten nahm. 

Das ändert sich langsam. Mittlerweile ist die Medizin zwar noch nicht individualisiert, aber, vergleichbar mit einer Vielzahl unterschiedlicher Kleidergrößen, zumindest auf engere Personenkreise zugeschnitten. Doch Wissenschaftler Maaß hat höhere Ziele: „Wir wollen den Maßanzug“, sagt er.

Dieser Anspruch schafft allerdings gewaltige Herausforderungen: Werden Ärzte richtig ausgebildet, um personenindividuelle Medizin im klinischen Alltag kompetent anzuwenden? Würde das Gesundheitssystem durch die immensen Kosten zusammenbrechen? Sollten Leute mit „schlechten“ Genen mehr bezahlen als Leute mit guten Genen? Zudem: „Wenn man einem 18-Jährigen sagen würde, dass er im Alter von 70 Jahren eine 60-prozentige Wahrscheinlichkeit hat, an Alzheimer zu erkranken: Möchte er das wirklich wissen?“, fragt Maas.

Die personalisierte Medizin verheißt riesige Fortschritte für Diagnose und Therapie. Zugleich wirft sie viele soziale und moralische Fragen auf – und bedarf deshalb einer umfassenden gesellschaftlichen Debatte.

3. Transparenter Klimaschützer: Glas als Sonnenbrille fürs Haus

Wohnraum soll bezahlbar, Bauen erschwinglich bleiben – und zugleich ökologischer und klimafreundlicher. Unternehmen, die mit dem Bauen von Wohnungen zu tun haben, stehen vor Herausforderungen. Ein schlecht gedämmtes Fenster beispielsweise ist ein echter Klimakiller. Ungehindert strömt die Wärme durch die Ritzen nach draußen. Das ist teuer und ökologisch unverantwortlich. Die Erkenntnis, wie wichtig gute Fenster sind, ist nicht neu. Einfachverglaste Fenster gehören längst der Vergangenheit an. Zwei- oder Dreifachverglasung mittlerweile fast auch. Heute sind schon Fünffach-Gläser technisch möglich.

Auch wenn der Gedanke nicht sofort auf der Hand liegt: Glas kann ein sehr ökologisches Produkt sein. Nachhaltigkeit wird beim Produkt Fenster nicht nur vom Verbraucher stärker nachgefragt, auch die politischen Rahmenbedingungen sind strenger geworden: Heute zählt die Einstufung auf dem Energieausweis des Gebäudes, denn Klimaschutz spielt auch im Gebäudesektor eine zunehmende Rolle.

„Moderne Gläser sorgen für einen besseren CO2-Fußabdruck“, sagt Christian Eibel, Leiter des Bereichs Anwendungstechnik beim Glashersteller Pilkington. Und: Von einem passivstatischen Produkt werden Gläser aktiv und dynamisch in die Wohnumgebung integriert. 

Neben der Wärmedämmung schützen moderne Fenster vor Hitze – und machen so eine stromfressende Klimaanlage überflüssig. „Je stärker die Sonneneinstrahlung, desto stärker reguliert das Glas automatisch“, erklärt Eibel. Die Fensterfläche funktioniert dann wie eine Sonnenbrille für das Gebäude. Zudem können moderne Fenster die abgefangene Sonnenergie direkt in Strom umwandeln. Auf das Glas kommt hierzu eine nahezu transparente Folie, sie dient als Solarzelle. „Heutzutage sind ganz andere Produktionsprozesse in den Glashütten möglich. Gläser werden zum Beispiel deutlich dünner“, sagt Werner Voss, Branchenkenner der IG BCE. „Statt nur als passiver Baustoff genutzt zu werden, wird Glas aktiv in die Wohnumgebung eingebunden.“ Sein Fazit: Die Produktionsprozesse verändern sich dramatisch, deutsche Glashersteller werden zu Spezialisten für hochwertige, ökologisch und ökonomisch anspruchsvolle Glas-Lösungen. 

4. Refuels: Stroh und Wasser in den Tank

Flüssige Kraftstoffe wie Benzin, Diesel und Kerosin haben in Hinblick auf Klimaschutz einen schlechten Ruf, Elektromobilität heißt für viele Menschen das Zauberwort. In der  Mineralölraffinerie Oberrhein (MiRO) in Karlsruhe sieht man das anders: „Wir sind überzeugt davon, dass wir kohlenwasserstoffbasierte Kraftstoffe länger brauchen, als es sich die Politik im Moment eingestehen will“, sagte der Betriebsratsvorsitzende Peter Hauck beim Branchenforum 2019 der IG BCE. Die MiRO ist die größte Raffinerie in Deutschland. Rund 14 Millionen Tonnen Produkte stellen sie pro Jahr her, etwa 1.000 Beschäftigte arbeiten dort. 

Flüssige Kraftstoffe haben gegenüber in Akkus gespeichertem Strom einige große Vorteile: Ihre Energiedichte ist hoch, sie sind einfach zu transportieren und zu lagern. Die Luftfahrt ist sogar auf diese Kraftstoffe angewiesen – ein heutiges Verkehrsflugzeug mit Akkus zu betreiben, wäre allein schon wegen deren Gewicht unmöglich – und das wird wohl auch noch lange so bleiben. 

Auch Kraftstoffe auf Basis von Kohlenwasserstoffen können klimaneutral sein. In der MiRO läuft zurzeit ein Projekt, wie sich Kraftstoffe aus regenerativer Energie im Raffineriemaßstab produzieren lassen. Ziel sei es, nicht anderweitig verwendbare Reststoffe zu verarbeiten oder nicht biogene Kraftstoffen aus erneuerbaren Energien, sagte Peter Hauck. „Was nicht funktioniert ist der Kampf Tank gegen Teller.“

Vorreiter bei der Entwicklung von Treibstoffen aus regenerativen Quellen ist das Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Grundsätzlich gibt es dazu zwei Wege: Mithilfe der Elektrolyse lässt sich aus Strom Wasserstoff gewinnen. In einem weiteren Syntheseschritt entsteht auf technischem Weg oder – ähnlich der weiter oben beschrieben „künstlichen Photosynthese“– durch Bakterien Methan, das auch der Hauptbestandteil von Erdgas ist. Daraus lassen sich eine Vielzahl von Produkten herstellen: Kunststoffe zum Beispiel oder hochreiner Flugzeugtreibstoff. 

Oder aber man stellt Treibstoffe wie Benzin aus Biomasse her, etwa aus Stroh. Das KIT betreibt eine nach dem sogenannten bioliq-Verfahren arbeitende Pilotanlage. Dabei wird aus gehäckselter Biomasse bei 500 Grad Celsius ein Synthesegas erzeugt. Aus diesem Synthesegas lassen sich Kraftstoffe herstellen. Die Pilotanlage stellt hochoktaniges Benzin her.

Doch vom Labor bis in die Produktion ist es ein weiter Weg. In dem Projekt „reFuels – Kraftstoffe neu denken“ erproben eine Reihe von Partnern die Umsetzbarkeit der Verfahren. Firmen aus der Automobilindustrie testen zum Beispiel, wie gut die Motoren mit den synthetischen Kraftstoffen klarkommen. Die MiRO hat als Raffinerie die Kompetenz, Kohlenwasserstoffgemische zu trennen und sie weiterzuverarbeiten. „Wir untersuchen, wie wir die unterschiedlichen Methoden in einen Raffineriemaßstab bringen können“, sagte Peter Hauck. „Am Ende wird keine fertig gebaute Anlage stehen, sondern ein Konzept, wie wir Refuels in der Herstellung der Kraftstoffe einsetzen können.“

Denkbar ist zum Beispiel, die synthetischen Kraftstoffe herkömmlichen beizumischen und so deren CO2-Bilanz zu verbessern. Oder auch die Produktion von vollsynthetischen Kraftstoffen, die dann CO2-neutral sind.