Ohne Kohlenstoff gäbe es kein Leben auf der Erde. Das essenzielle Element – bestehend aus sechs Protonen, sechs Neutronen, sechs Elektronen – steckt in Mensch, Pflanze, Pilz und Tier. Kohlenstoff ist die Grundlage der meisten biologisch erzeugten organischen Verbindungen wie Proteinen, Kohlenhydraten, Fetten und DNA. Zudem kommt kaum ein Produkt kommt ohne das „C-Atom“ aus: Millionen organischer Kohlenstoffverbindungen ermöglichen heute unser modernes Leben mit Kunststoffen und Beton.
Kreislaufführung – der Schlüssel zur Klimaneutralität
In der Chemieindustrie ist Kohlenstoff ein Basisrohstoff. Die meisten Kohlenstoffquellen sind fossilen Ursprungs: Erdöl, Erdgas, Kohle. Sie sind jedoch nicht unbegrenzt verfügbar. Zudem setzen sie durch Verbrennung oder Verrottung große Mengen an Kohlendioxid (CO2) frei, was den Klimawandel beschleunigt. Die Chemieindustrie hat den CO2-Verbrauch in den vergangenen Jahren enorm reduziert. Der Schlüssel zur nachhaltigen Nutzung liegt in der Kreislaufführung dieses Elements. Für erneuerbaren Kohlenstoff kommen verschiedene Quellen infrage: Recycling vorhandener Kunststoffe und Materialien, Biomasse sowie CO2 aus Luft und Abgasen.
- Klassisches Recycling. Kunststoffe bestehen aus Chemikalien, basierend auf Kohlenstoffketten. Reine Kunststoffe (PVC, PET et cetera) lassen sich mechanisch aufbereiten und stecken heutzutage zum Beispiel in Autos, Verpackungen oder Kühlschränken.
- Chemisches Recycling. Gemischte Kunststoffabfälle lassen sich mithilfe von Wärme, Katalysatoren oder Lösungsmitteln wieder in chemische Bausteine (Rohstoff) umwandeln.
- Recycling aus Biomasse. Pflanzen nehmen über Verbrennung freigesetztes Kohlendioxid auf und wandeln es mittels Fotosynthese in Biomasse um. Der Kreis schließt sich, sobald Unternehmen Biomasse wie Zucker, Öle oder andere nachwachsende Rohstoffe als Basis- Chemikalie für neue Produkte einsetzen.
- Recycling aus Kohlendioxid. Kohlendioxid lässt sich aus der Luft filtern – etwa aus Abgasen aus der Stahlindustrie – und in Chemikalien wie Methanol, Ameisensäure, Methan oder Treibstoffe umwandeln.
Nobelpreis für Kohlenstoff-Tüftler
Zwei Kohlenstoff-Forscher erhielten 2010 den Physik-Nobelpreis für ihre Entdeckung des „Wundermaterials“ Graphen. Der Niederländer Andre Geim und der britisch-russische Physiker Konstantin Novoselov schafften es, aus gewöhnlichem Grafit – wie er in Bleistiften steckt – ein zweidimensionales Kohlenstoffkristall zu extrahieren. Leichter, härter und flexibler als alle bislang bekannten elektrischen Leiter. Graphen, bestehend aus hauchdünnen Grafitschichten, ist damit der erste Vertreter einer vollkommen neuen Art von Materialien. Der Werkstoff – dünn, stabil, elektrisch leitend und fast durchsichtig – lässt sich inzwischen gezielt herstellen. Er soll in Mikrochips nicht nur als Halbleiter Silizium ersetzen, sondern auch ganz neue Werkstoffe ermöglichen.
