Dübendorf/Bern – Die Chemieindustrie steht vor einem grundlegenden Problem: Sie braucht Kohlenstoff, aber sie soll künftig ohne fossile Rohstoffe auskommen. Ein neuer europäischer Forschungsverbund mit Schweizer Beteiligung versucht deshalb, einen ungewöhnlichen Weg zu gehen: Kohlendioxid aus Industrieabgasen soll nicht mehr als Abfallstoff betrachtet werden, sondern als Ausgangsmaterial für wichtige Chemikalien dienen.
Im Zentrum steht Ethylen, einer der meistproduzierten Grundstoffe der Welt. Der Stoff ist Ausgangspunkt für zahlreiche Kunststoffe und Industrieprodukte. Heute wird Ethylen nahezu ausschließlich aus Erdöl oder Erdgas gewonnen – ein Verfahren, das erhebliche Mengen an Treibhausgasen verursacht. Weltweit entstehen bei der Ethylenproduktion nach Schätzungen rund 260 Millionen Tonnen CO₂-Emissionen pro Jahr.
Das EU-Projekt REACT (Renewable Electrochemical Advanced Conversion of CO₂ to Target Products) soll zeigen, ob sich dieser Prozess grundlegend verändern lässt. Die Forschenden entwickeln eine elektrochemische Technologie, mit der CO₂ direkt in Ethylen und andere sogenannte Olefine umgewandelt werden kann. Das Projekt startete am 1. Mai 2026 und läuft bis 2030. Gefördert wird es im Rahmen des europäischen Forschungsprogramms Horizon Europe.
Schwieriger Schritt von der Forschung zur Industrie
Die Grundidee ist nicht neu: Seit Jahren arbeiten Wissenschaftler daran, Kohlendioxid mithilfe von Strom chemisch umzuwandeln. Die Herausforderung besteht darin, aus Laborergebnissen eine robuste Technologie für industrielle Anwendungen zu entwickeln.
„Wir arbeiten bereits seit mehreren Jahren an der CO₂-Elektrolyse im Labormaßstab“, sagt Corsin Battaglia, Leiter des Empa-Labors für Materials for Energy Conversion. „Mit REACT wollen wir einen funktionsfähigen Prototypen entwickeln und den technologischen Reifegrad deutlich erhöhen.“
Die Empa konzentriert sich dabei auf eine der entscheidenden Fragen: Wie lässt sich das Verfahren mit realen Industrieabgasen betreiben? Kohlendioxid aus Stahlwerken, Zementfabriken oder Chemieanlagen ist nicht rein, sondern enthält verschiedene Begleitstoffe. Diese können die eingesetzten Katalysatoren beeinträchtigen und die Effizienz der Umwandlung verringern.
Genau hier setzt ein zentraler Ansatz von REACT an. Die Forschenden entwickeln ein Verfahren, das gegenüber solchen Verunreinigungen widerstandsfähiger sein soll. Gelingt dies, könnten aufwendige Reinigungsschritte reduziert werden – ein wichtiger Faktor für eine spätere industrielle Nutzung.
Schweizer Beitrag in europäischem Konsortium
Das Projekt wird vom norwegischen Forschungsinstitut SINTEF koordiniert und vereint 13 Partner aus zehn Ländern. Neben Forschungseinrichtungen sind auch Industrieunternehmen beteiligt, darunter Johnson Matthey und Procter & Gamble. Die Schweiz bringt mit der Empa langjährige Erfahrung in der CO₂-Elektrolyse und Materialentwicklung ein.
Langfristig geht es den Forschenden nicht nur um die Herstellung von Ethylen. Die Technologie könnte auch für weitere Chemikalien und synthetische Kraftstoffe interessant werden. Damit verbindet sich die Hoffnung, Kohlenstoff künftig stärker im Kreislauf zu führen, statt ihn aus fossilen Lagerstätten zu gewinnen und nach der Nutzung als CO₂ freizusetzen.
Der wirtschaftliche Durchbruch ist noch offen
Trotz des Potenzials ist der Weg zur industriellen Anwendung weit. Entscheidend wird sein, ob die Verfahren mit herkömmlichen Produktionsmethoden konkurrieren können. Dafür müssen Elektrolyseure größer, langlebiger und kostengünstiger werden. Ebenso entscheidend ist der Preis für erneuerbaren Strom.
Auch die Klimabilanz hängt von den Rahmenbedingungen ab. Wird für die Umwandlung von CO₂ Strom aus fossilen Quellen verwendet, verliert der Ansatz einen Teil seines Vorteils. Erst mit ausreichend erneuerbarer Energie kann daraus ein wirklich klimaverträglicher Produktionsweg entstehen.
REACT ist Teil der Empa-Initiative „Mining the Atmosphere“, die CO₂ nicht nur als Emission, sondern als mögliche Ressource einer zukünftigen Kreislaufwirtschaft betrachtet. Ob sich diese Vision in der industriellen Realität durchsetzen kann, wird sich in den kommenden Jahren zeigen. Das Forschungsprojekt liefert dafür einen wichtigen Test – aber noch keinen Beweis.
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