Meilenstein bei der stofflichen Nutzung von industriellen Abgasen

BASF produziert gemeinsam mit LanzaTech aus industriellen Abgasen nachhaltigen Alkohol. So ermöglicht weiße Biotechnologie das Recycling von Kohlenstoff.

Aus dem Kohlenstoff in industriellen Abgasen sollen wertvolle Chemikalien werden – dies ist das Ziel einer Kooperation zwischen LanzaTech und BASF. Jetzt haben die Partner einen ersten wichtigen Erfolg erzielt: Es ist gelungen, mit Hilfe spezieller Bakterien n-Octanol aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff, den Hauptinhaltsstoffen von Emissionen beispielsweise der Stahlindustrie, im Labormaßstab herzustellen. n-Octanol ist ein wichtiges Molekül, das beispielsweise in der Kosmetik eingesetzt wird.

„Durch die Verknüpfung unserer Kompetenzen können wir schneller nachhaltigere Produkte auf den Markt bringen. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Biologen, Biochemikern und Ingenieuren ist entscheidend für Erfolge im Bereich der weißen Biotechnologie und damit auch für den Erfolg dieses Projektes“, davon ist Dr. Detlef Kratz, Leiter des BASF-Forschungsbereichs „Process Research & Chemical Engineering“, überzeugt. LanzaTech bringt bei der Zusammenarbeit ihre einzigartige, innovative Technologie der Gasfermentation ein, während BASF die Expertise bei der Entwicklung und dem Betrieb von chemischen Prozessen hat. „Die Integration der Gasfermentationstechnologie von LanzaTech in den BASF-Verbund ermöglicht uns, einen wichtigen Schritt in Richtung CO2-neutraler Kreislaufwirtschaft zu gehen“, so Kratz weiter. Jennifer Holmgren, CEO LanzaTech, betont: „Unser Klima verändert sich und die Welt schaut gespannt auf uns, wie wir dringend benötigte Technologien entwickeln, um den wichtigen Rohstoff Kohlenstoff im Kreislauf zu halten. BASF ist führend darin, chemische Wertschöpfungs- und Lieferketten neu zu denken und durch einen zirkulären Ansatz Abfallkohlenstoff wieder in neue Materialien umzuwandeln und so fossile Rohstoffe in der Erde zu lassen.“

Rohstoffe aus Abgasen

Industrielle Abgase werden bisher verbrannt oder energetisch verwertet und zur Erzeugung von Strom und Dampf genutzt. Bei der Partnerschaft arbeiten die beiden Unternehmen an einem Prozess, bei dem eine biologische Fähigkeit genutzt wird, die von Dr. Ramon Gonzalez, zurzeit Professor an der University of South Florida, entwickelt wurde. Ziel ist es, den Kohlenstoff aus diesen Abgasen als Rohstoff für die Herstellung von chemischen Produkten wie n-Octanol zu nutzen. Dieser innovative Kohlenstoffrecycling-Ansatz reduziert damit industrielle CO2-Emissionen und belässt fossile Rohstoffe in der Erde. Die Technologie von LanzaTech wird derzeit bereits im kommerziellen Maßstab eingesetzt, um aus Abgasen bei der Stahlproduktion Ethanol herzustellen. Durch die Zusammenarbeit ist es nun gelungen, die Grundlagen zur Produktion von wertvollen Chemikalien wie n-Octanol durch Gasfermentation zu legen.

Bereits große Fortschritte

Innerhalb nur weniger Monate haben die Unternehmen nicht nur einen geeigneten Bakterienstamm zur Herstellung dieses wichtigen Alkohols entwickelt, sondern auch ein innovatives Verfahrenskonzept, das eine kontinuierliche Herstellung und Reinigung des Produkts ermöglicht. Im nächsten Schritt konzentrieren sich die Teams darauf, das biologische und technische Design zu optimieren, um einen effizienten Produktionsprozess zu erreichen.

Ein Vorteil des Verfahrens: Die eingesetzten Mikroorganismen sind nicht wählerisch, was die Zusammensetzung des Abgases betrifft, sondern können unterschiedliche Verhältnisse von Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Kohlendioxid nutzen. Die Mikroorganismen sind auch gegenüber unterschiedlichsten Störstoffen tolerant. Daher muss das Abgas nicht mit großem Aufwand gereinigt werden. LanzaTechs Technologie kann verschiedene Rohstoffe nutzen und so auch festen Kohlenstoff aus Hausmüll oder landwirtschaftlichen Abfällen recyceln. Durch die Überführung von festen Abfällen in den gasförmigen Zustand mit Hilfe  einer kontrollierten, partiellen Oxidation kann der im Gas enthaltene Kohlenstoff und Wasserstoff mit Hilfe des gleichen Gasfermentationsprozesses wieder in chemischen Produkten gebunden werden, statt in die Umwelt zu entweichen.

Bild oben: Aus industriellen Abgasen will BASF mit Lanza Tech Rohstoffe gewinnen. Foto: Foto-Rabe