Aktion 1: Industrielle Prozessemissionen reduzieren, CO2 als Rohstoff nutzen

Wo stehen wir?

Klimaschutz und eine wettbewerbsfähige Industrie sind kein Widerspruch. Wir wollen den CO₂-Fußabdruck der Industrie nachhaltig reduzieren: direkt durch Prozessoptimierungen und Effizienzsteigerungen mithilfe von neuen Technologien und Verfahren oder indirekt durch die Nutzung von CO₂ als Rohstoff (Carbon Capture and Utilisation, kurz: CCU). Auf diese Weise kann der Einsatz fossiler Rohstoffe in der gesamten Industrie erheblich verringert werden.

Wo liegt der Forschungsbedarf?

Die Vermeidung von prozessbedingten Emissionen der Industrie – vor allem der Grundstoffindustrie – ist auf mehreren Wegen möglich: 1. durch Steigerung der Prozesseffizienz, 2. durch den Wechsel zu erneuerbaren Energieträgern, 3. durch die Nutzung von CO₂ als Rohstoff sowie 4. durch die Nutzung gänzlich neuer Verfahrensansätze. Dabei ist neben der rein technischen Machbarkeit wichtig, dass die so hergestellten klimaneutralen Grundstoffe wettbewerbsfähig erzeugt oder bereitgestellt werden können. Erheblicher Forschungsbedarf besteht beispielsweise zur Erzeugung von CO₂-freiem Stahl.

Die effiziente Nutzung von CO₂ als Kohlenstoffquelle in Verbindung mit erneuerbarem Strom und Recycling hat das Potenzial, den Weg in eine zirkuläre Wirtschaft zu ebnen und den CO₂-Fußabdruck von Industrien und Produkten erheblich zu senken. Der technische Entwicklungsstand der unterschiedlichen CO₂-Nutzungstechnologien variiert stark und erfordert Forschungsansätze auf verschiedenen Ebenen. Neben bereits marktfähigen Prozessen gibt es auch einige vielversprechende Ansätze in noch früheren Entwicklungsstadien. Dazu gehören innovative Ideen wie die künstliche Photosynthese, bei der aus Wasser und CO₂ mittels Sonnenlicht verschiedene Produkte wie Wasserstoff, Kraftstoffe oder Chemikalien hergestellt werden.

Umsetzungsschritte und Meilensteine

• Mit einem neuen Förderschwerpunkt zur Vermeidung von klimarelevanten Prozessemissionen in der Industrie widmen wir uns ab 2021 der Entwicklung von Prozessen und Verfahrenskombinationen, die zur Vermeidung von Treibhausgasen in Schlüsselindustrien wie der Metall- und der Chemieindustrie sowie der Zement- und Kalkindustrie beitragen. Dabei werden neben technologischen Innovationen auch deren Konkurrenzfähigkeit und ihre Einbettung in wirtschaftliche Rahmenbedingungen berücksichtigt.
• Mit dem Carbon2Chem-Ansatz wird ab 2020 die großtechnische Wiederverwertung von Hüttengasen der Stahlindustrie weiterentwickelt. Komplementär dazu werden Ansätze zum Ersatz von Kohle durch Wasserstoff als Reduktionsmittel bei der Stahlproduktion gefördert. Weitere Förderschwerpunkte werden mit Blick auf die Herstellung von strombasierten Treibstoffen und Chemikalien angestoßen.
• Ab 2020 fördern wir neben Carbon2Chem auch die Entwicklung weiterer CCU-Technologien zur Nutzung von CO₂ als nachhaltiger Kohlenstoffquelle für die Industrie. Bis 2024/25 werden so konkrete CO₂-Nutzungspotenziale ermittelt und die Voraussetzungen für eine industriegetriebene Weiterentwicklung von Verfahren zur Verminderung von Prozessemissionen geschaffen. Zwischen 2025 und 2030 werden wir konkurrenzfähige Prozesse und Demonstrationsanlagen im Industriemaßstab bis zur Marktreife führen.
• Mit der Umsetzung der Forschungs- und Innovationsagenda zur Nutzung von CO₂ als Rohstoff für eine Kohlenstoff-Kreislaufwirtschaft bis 2025 werden wir Forschungsansätze bündeln und Wege in die industrielle Anwendung unterstützen.
• Auch vielversprechende neuartige Ansätze wie beispielsweise die künstliche Photosynthese werden wir ab 2020 gezielt fördern, insbesondere durch eine Forschungspartnerschaft mit den USA.