Waschmittel aus Abgas, Trikots aus Holz: So will die Chemie ohne Erdöl auskommen

Geschichte kann sich wiederholen. Wind- und Solarenergie starteten als teure Alternativen und sind heute zentrale Säulen des Energiesystems. Bei den Rohstoffen für Chemie und Kunststoffen könnte eine ähnliche Entwicklung bevorstehen. Doch es gibt einen entscheidenden Unterschied: Energie lässt sich dekarbonisieren, die organische Chemie nicht. Sie braucht das Element Kohlenstoff. Und dieses holt sie sich noch überwiegend aus Erdöl und Erdgas.

Alternativen mit erneuerbarem Kohlenstoff sind aber zunehmend verfügbar. Dies zeigte die „Renewable Materials Conference (öffnet in neuem Fenster)“ des nova-Instituts (öffnet in neuem Fenster) vom 22. bis 24. September 2026 in Siegburg. Erneuerbarer Kohlenstoff kann aus drei Quellen kommen: Biomasse, CO₂ und Recycling.

„Dabei geht es längst nicht mehr nur um Klimaschutz“, sagt Lars Börger, Geschäftsführer des nova-Instituts. „Eine breitere Kohlenstoffbasis schafft Optionen und macht die europäische Chemie resilienter gegenüber geopolitischen und wirtschaftlichen Schocks.“ Ein Beispiel: Von Januar bis Mai 2026 stieg der Preis für neu hergestelltes „low-density-Polyethylen (LDPE) aufgrund des Irankriegs und der Schließung der Straße von Hormus um 72 %, der für rezykliertes LDPE hingegen nur um 8 %.

Drei Quellen erneuerbaren Kohlenstoffs

Für erneuerbaren Kohlenstoff gibt es drei Rohstoffquellen: Er kann aus der Natur stammen, also biobasiert sein. Wiedergewonnener Kohlenstoff aus Kunststoffabfällen zählt ebenso zu den Erneuerbaren. Last but not least lässt sich Kohlenstoff aus der Luft oder einfacher aus Industrieabgasen gewinnen.

Und wie auf jeder Renewable Materials-Konferenz seit 2021 wählten die Teilnehmenden das beste neue Produkt mit erneuerbarem Kohlenstoff aus. Ein Gremium hatte zuvor sechs Produkte ausgewählt. Die Preise sponsorte der Leverkusener Chemiekonzern Covestro. Der Gewinner kam aus Großbritannien, der zweite Preis ging in die Schweiz und der Dritte nach Finnland.

1. Preis: Waschen − teilweise mit CO₂

Die britische Firma Viridi (öffnet in neuem Fenster) aus Southampton, England, bietet unter dem Namen “Vireya“ das weltweit erste anionische Tensid, das CO₂ enthält, an. Diese Tenside sind in Haushalts- und Körperpflegeprodukten allgegenwärtig, haben aber einen hohen CO₂-Fußabdruck.

Mehr noch: Bei Vireya handelt es sich um ein Carbonat-Alkyoxlat-Tensid. Um solche Tenside herzustellen, reagiert CO₂ mit reaktiven Epoxiden wie Ethylenoxid oder Propylenoxid. Die wichtigste Neuerung von Viridi bestand darin, CO₂ mithilfe eines speziellen Katalysators zu einem zusätzlichen Reaktionspartner in diesem Prozess zu machen. Das CO₂ dazu stammt idealerweise aus einem Abgasstrom eines Unternehmens. Im Ergebnis bilden sich dabei Polymerketten aus CO₂ und den Epoxiden.

Mit einem CO₂-Anteil von bis zu 33 % weist Vireya einen CO₂-Fußabdruck auf, der bis zu 70 % niedriger ist als bei etablierten Produkten. Der eingesetzte Katalysator ist zudem recycelbar und wiederverwendbar. Und dessen Herstellung kann in bestehenden Chemieanlagen problemlos skaliert werden. Vireya-Tenside werden bereits von Herstellern von Tensiden sowie Markeninhabern und Formulierern aus den Bereichen Haushaltspflege, Körperpflege und Kosmetik getestet.

2. Preis: Stabile Zellulosefäden statt Polyester

Die AeoniQ Holding (öffnet in neuem Fenster) aus Schlieren, einem Vorort von Zürich, erhielt den zweiten Preis für ein zellulose-basiertes Endlosgarn. Das Unternehmen hat dieses Garn mit dem Namen AeoniQ als Alternative zu Polyester und etablierten zellulosischen Garnen entwickelt. Als Rohstoff dienen erneuerbare Zellulosequellen wie Holzzellstoff, Textilabfälle oder bislang ungenutzte landwirtschaftliche Reststoffen.

Für die Herstellung wird Zellulose in einem eigens entwickelten Verfahren aufbereitet, modifiziert und zu Filamenten versponnen. Dabei kommen keine toxischen Chemikalien zum Einsatz. Das Unternehmen betreibt die Produktion mit erneuerbarer Energie. Ziel ist es, die natürlichen sinnvollen Eigenschaften der Zellulose zu erhalten und gleichzeitig die Leistungsfähigkeit synthetischer Fasern zu erreichen.

Ende 2026 soll in Caima in Portugal die erste industrielle Produktionsanlage in Betrieb gehen. Dort will die Holding jährlich bis zu 36 t AeoniQ-Garn herstellen. In weiteren Ausbaustufen plant das Unternehmen, die Produktionskapazität deutlich auf 1.750 t zu erhöhen und das Material weltweit als nachhaltige Alternative zu erdölbasierten Filamentgarnen und etablierten zellulosischen Fasern zu produzieren.

Und das funktioniert. Ein Beispiel ist die hohe Festigkeit des Garns: Mit einer Festigkeit von rund 30 Zentinewton pro Tex (cN/tex) wird eine vielfältige Anwendung ermöglicht. Gleichzeitig ist das Garn biologisch abbaubar; es baut sich am Ende seines Lebenszyklus unter natürlichen Bedingungen innerhalb von zwölf Wochen vollständig ab. AeoniQ eignet sich laut Hersteller für Sportbekleidung wie Trikots, für Mode, Heimtextilien, Autotextilien und technische Textilien.

3. Preis: Abwässer reinigen mit Zuckerrüben

Das finnische Unternehmen Kemira (öffnet in neuem Fenster) mit Hauptsitz in Helsinki hat einen Durchbruch in der Abwasserbehandlung erzielt. Sein Produkt KemAlpha, das aus dem Zweifachzucker Saccharose, gewonnen aus Zuckerrüben, hergestellt wird, kann organische Flockungsmittel auf Erdölbasis ersetzen. Dazu werden diese Zweifachzucker durch Enzyme zu Alpha-Glucanen polymerisiert. Dieses Polysaccharide stellt Kemira in einem gemeinsamen Produktions-Joint-Venture mit dem Unternehmen International Flavors & Fragrances (IFF) her – in Hanko westlich von Helsinki am finnischen Meerbusen. IFF ist ein in den USA ansässiger Hersteller von Duft- und Aromastoffen mit Sitz in New York.

Anschließend modifiziert Kemira dieses Polysachharid, um die Eigenschaften zu erzeugen, die es kommunalen und industriellen Kläranlagen ermöglichen, Feinpartikel aus dem Abwasser zu entfernen. Kemira bietet KemAlpha in flüssiger Form und als Pulver an. Eine Hersteller von Milch-, Käse und Joghurt-Produkten in Nordeuropa setzt KemAlpha bereits erfolgreich ein.

Doch nicht nur die drei Preisträger hatten interessante Produkte dabei.

Polyurethan mit CO₂ und ohne Isocyanat

Das erste kommerziell erhältliche Polyurethan, das zum Teil aus CO₂ besteht und gleichzeitig ohne Isocyanate hergestellt wurde, stammt aus Taiwan: Die Firma „Far Eastern New Century (öffnet in neuem Fenster)“ mit Sitz in Taipeh stellt dort dieses isocyanatfreie Polyurethan, kurz NIPU, her. Es ist ein Elastomer und heißt „Topgreen AirTek PU“. Das CO₂ gewinnt das Unternehmen aus Abgasen eigener Anlagen und stellt daraus den Polyol-Baustein der Polyurethane her. Und das für Polyurethane wichtige Element chemische Stickstoff führt die Firma nicht − wie üblich − über Isocyanate ein, sondern über ein Diamin. Das Elastomer „Topgreen AirTek PU“ kann eingesetzt werden, um Membranen herzustellen oder elastische Fasern für Schuhmaterialien oder Kunstleder.

Biofolien stabiler im Wasser

Das „Institute for Bioengineering of Catalonia (öffnet in neuem Fenster)“ (IBEC), mit Sitz in Barcelona, Spanien, hat ein biologisch abbaubares Material für Produkte wie Folien und Behälter entwickelt, die in feuchten Umgebungen zum Einsatz kommen. Das „Institut für Bioingenieurwesen von Katalonien“ nennt es „AquaChitin“. Dieses Material basiert auf dem natürlichen Polymer Chitosan, das als Nebenprodukt bei der Verarbeitung von Krustentieren wie Garnelen und Krebsen gewonnen wird.

Das Besondere: Wenn Wasser in die Polymermatrix eindringt, wird das Material fester. Der Grund hierfür sind Nickelionen, die IBEC dem Material hinzugibt. Zwischen dem benachbarten Chitosan-Polymerketten entsteht ein dynamisches Netzwerk aus schwachen, reversiblen Bindungen, sogenannten Wasserstoffbrückenbindungen. Die Nickelionen fungieren quasi als Brücke: Sie binden koordinativ an die Chitosan-Ketten und an Wassermoleküle und verknüpfen so das Netzwerk.

Nach Angaben des Instituts ist AquaChitin das erste biologische Material, das bei Kontakt mit Wasser an Festigkeit gewinnt. Aus diesem Material lassen sich nach Angaben des IBEC etwa Folien für die Landwirtschaft oder Ausrüstung für die Fischerei herstellen. Mehr über AquaChitin ist hier (öffnet in neuem Fenster) zu erfahren.

Schwarzer Kunststoff recycelbar dank Lignin

UPM (öffnet in neuem Fenster)mit Hauptsitz im finnischen Helsinki hat ein besonderes, schwarzes Pigment im Angebot: das „UPM Circular Renewable Black“. UPM Biochemicals, eine Tochter des finnischen Konzerns, stellt das Pigment in seiner neuen Bioraffinerie in Leuna her.

Gegenüber Industrieruß, der sonst meist eingesetzt wird, hat es mehrere Vorteile, um etwa Verpackungen schwarz zu färben. Zum einen gewinnt das Unternehmen sein erneuerbares Pigment aus Lignin. Das Lignin wird in mehreren Prozessschritten aufbereitet und veredelt, bis daraus das dunkelbraune, fast schwarze Pigment entsteht. Werden damit Kunststoffverpackungen gefärbt, erscheinen diese fast gänzlich schwarz.

Im Gegensatz zum Industrieruß stört dieses Pigment den typischen Recyclingprozess von schwarzem Plastik nicht: Recycler verwenden heute die Nahinfraraotspektroskopie, kurz NIR-Spektroskopie, um Kunststoffsorten unterscheiden zu können und in der Sortieranlage voneinander zu trennen.

Kunststoffe mit Industrieruß gefärbt lassen sich per NIR-Spektroskopie aber nicht detektieren. Sie können auf den Anlagen daher nicht sortiert werden und werden thermisch verwertet oder deponiert. Mit UPM Circular Renewable Black-Pigmenten gefärbte Kunststoffe lassen sich jedoch mit dieser spektroskopischen Methode detektieren und können demnach recycelt werden.

Das Transformationsparadox

Technisch ist mit erneuerbarem Kohlenstoff also bereits vieles möglich. „Das eigentliche Problem ist die Skalierung“, erklärt Börger. Neue Verfahren konkurrierten mit einer fossilen Infrastruktur, die über Jahrzehnte optimiert und vielfach abgeschrieben wurde. Gleichzeitig werden auch neue Technologien erst dann wettbewerebsfähig, wenn sie in großen Mengen produziert werden. Doch Abnehmer verlangen wettbewerbsfähige Preise, bevor sie große Mengen abnehmen.

Genau hier liege das Transformationsparadox, so Börger: „Die hohe Effizienz des bestehenden Systems erschwert kurzfristig seinen Umbau, obwohl seine Abhängigkeiten langfristig zum Risiko werden.“

Erste Anpassungen sind sichtbar. Manche Unternehmen investieren in alternative Rohstoffe, andere setzen erneuerbaren Kohlenstoff in bestehenden Anlagen ein. Einige regulatorische Vorgaben wie Recyclingeinsatzquoten sind hier hilfreich.

Was Börger vor allem vermisst, ist ein verlässlicher Marktet Pull: „Denn die entscheidende Frage ist nicht mehr, ob erneuerbarer Kohlenstoff technisch funktioniert, sondern wie er schnell genug aus der Nische in industrielle Größenordnungen kommt.“