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ReCO2NWert – Umsetzung der Ressourcenwende in der chemischen Industrie durch biotechnologische CO2 Nutzung in regionalen Wertschöpfungsketten

Viele industrielle Prozessgase enthalten CO2, welches in die Atmosphäre gelangt und unser Klima nachhaltig verändert. Die Nutzung dieses CO2 als Ausgangsstoff biotechnologischer Produktionsprozesse leistet daher einen entscheidenden Beitrag zur Senkung der CO2-Emissionen. In diesem Kontext zielt das Projekt ReCO2NWert (Umsetzung der Ressourcenwende in der chemischen Industrie durch biotechnologische CO2 Nutzung in regionalen Wertschöpfungsketten) darauf ab, unvermeidbare CO2-haltige Prozessgase biotechnologisch in industriell nutzbare Produkte umzuwandeln und so den darin gebundenen Kohlenstoff zu fixieren. Dies trägt dazu bei, die in weiten Teilen fossil-basierte chemische Industrie in und um das Rheinische Revier (RR) in eine nachhaltigere Industrie zu transformieren. Im Rahmen des Projekts soll ein Prozess entwickelt werden, um das CO2-haltige Rauchgas der MVA Weisweiler in Synthesegas umzuwandeln (AP1) und durch optimierte Mikroorganismen der Gattung Clostridium (AP2) zu hochwertigen industriell nutzbaren Produkten, wie z.B. Hexanol, umzusetzen (AP3). Nach Aufreinigung der Zwischenprodukte aus der Fermentation (AP4) werden industriell relevante Produkte durch enzymatische und / oder chemokatalytische Aufwertung generiert (AP5). Dieser Prozess am Bsp. von Hexanol unterstützt die Etablierung einer biotechnologischen Plattformtechnologie. Der zentrale Gasfermentationsprozess wurde bereits im BMBF-Projekt BioCOnversion entwickelt. Neben dem bislang hauptsächlich genutzten CO, soll nun CO2 als Hauptsubstrat eingesetzt werden. Der Plattformcharakter soll auch durch Erweiterung des Produktportfolios (AP6) manifestiert werden. Wirtschaftlichkeit und Umwelteinfluss der entwickelten Technologien werden projektbegleitend über eine Techno-ökonomische Evaluierung (TEE) bzw. eine Lebenszyklus-Analyse (LCA) bewertet (AP7). AP8 umfasst die Koordination und künftige wirtschaftliche Verwertung. Industrievertreter haben die Möglichkeit, durch ihren Beitrag in einem Industriebeirat, gestaltend auf die Prozessentwicklung Einfluss zu nehmen. Die entwickelte Plattformtechnologie soll Industrien inner- und außerhalb des RR die ökonomische Verwertbarkeit des Prozesses und der hergestellten Produkte demonstrieren. Zu diesem Zweck soll bereits während der Projektlaufzeit eine Containeranlage gebaut werden, um die CO2-haltigen Prozessgase direkt am Entstehungsort an der MVA Weisweiler für den biotechnologischen Prozess nutzbar zu machen. Eine zweite Containeranlage wird konzeptioniert, welche den Kernprozess abbildet und als mobile Einheit im RR eingesetzt werden soll. In Kombination können diese Containeranlagen künftig CO2-haltige Prozessgase lokal nutzen, in Produkte umwandeln und so eine regionale Wertschöpfungskette demonstrieren. Langfristig kann diese Technologie dazu führen, dass integrierte Produktionsanlagen bisher separate Industriezweige (CO2-Emittenten, wie Zement- / Aluminiumhersteller, und Produzenten, wie Kosmetik-, Kunststoff- oder Textilindustrie) miteinander verknüpfen und so völlig neue, zirkuläre Wertschöpfungsketten geschaffen werden. Vier zentrale Projektziele sollen erreicht werden: 1) Prozessentwicklung einer Plattformtechnologie, um aus CO2-haltigen Prozessgasen (Rauchgas der MVA Weisweiler) industriell relevante Produkte (Alkohole, Carbonsäuren) herzustellen. 2) Konzeptionierung und Bau einer Containeranlage zur elektrochemischen Gasphasenreduktion des Prozessgases zur Bereitstellung des Substrates für den Fermentationsprozess. 3) Konzeptionierung einer Container-Fermentationsanlage für den biotechnologischen Produktionsprozess als flexible und mobile Einheit. Dieser Container soll perspektivisch im RR eingesetzt werden, um verschiedene CO2-Ströme auf ihre Nutzbarkeit für die entwickelte Plattformtechnologie untersuchen zu können. 4) Bewertung der ökologischen, ökonomischen und sozialen Nachhaltigkeit für die Industrie im RR durch den perspektivischen Bau einer Produktionsanlage basierend auf CO2-haltigen Prozessgasen.
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