Rapsöl statt Erdöl: Neue Anlage in Bitterfeld macht Chemikalien aus Biodiesel

Am 6. Oktober ging die Rohstoffwende der Chemieindustrie einen Schritt voran. Die Firma Verbio wird in Bitterfeld-Wolfen, Sachsen-Anhalt, künftig große Mengen Spezialchemikalien aus Biodiesel herstellen. Sie hat dort für knapp 100 Mio. € die weltweit erste großtechnische „Ethenolyse“-Anlage auf Basis von Rapsmethylester gebaut und mit mehr als 200 Gästen in Betrieb genommen.

Das Unternehmen kann dort jährlich bis zu 60.000 t biobasierte Chemikalien herstellen: Es sind größtenteils hochwertige erneuerbare Kohlenstoffe, die fossile Rohstoffe in Schmierstoffen, Wasch- und Reinigungsmitteln sowie in Kunststoffen ersetzen können. 

Ein Unternehmen blickt nach vorn

„Damit ergänzen wir unsere Bioraffinerie um eine weitere Wertschöpfungsstufe“, sagt Claus Sauter, Geschäftsführer von Verbio. Das habe Vorteile über das Unternehmen hinaus. Da Verbio Rapsöl aus Europa einsetzt, stärkt dies hier die Landwirtschaft. Zudem erhöhe dies auch die Unabhängigkeit von störanfälligen globalen Lieferketten. „Dies ist neben dem Nachhaltigkeitsaspekt von zentraler Bedeutung für den Wirtschaftsstandort Deutschland.“

Das Unternehmen Verbio erweitert mit dieser Anlage sein Geschäftsmodell über den Biokraftstoffmarkt hinaus. In Bitterfeld stellt es seit rund 25 Jahren jährlich bis zu 500.000 t Rapsmethylester, also Biodiesel, her. Künftig will es gut 10 % dieses Biodiesels stofflich veredeln, also als Ausgangsstoff für höherwertige chemische Produkte nutzen und so die Rohstoffwende voranbringen. Nach der offiziellen Inbetriebnahme am 6. Oktober will Verbio die Anlage schrittweise hochfahren.

Nobelpreiswürdiges Verfahren

Verbio gewinnt die Spezialchemikalien in drei Schritten aus zwei sehr unterschiedlichen Chemikalien: aus Rapsmethylester und Ethylen. Der Methylester enthält viele Kohlenstoffatome, Ethylen hingegen nur zwei.

Im Zentrum des Verfahrens steht eine katalytische Reaktion: die „Olefin-Metathese“. Olefine sind Chemikalien mit Doppelbindungen zwischen zwei Kohlenstoffatomen. Dies macht sie reaktiv und damit auch für Chemieunternehmen interessant. Bei der Metathese helfen Katalysatoren nun, solche Doppelbindungen zu lösen und neu zu knüpfen. Dabei bilden sich neue Substanzen. Da Verbio hierbei das Olefin Ethylen einsetzt, heißt diese Reaktion „Ethenolyse“.

Drei Wissenschaftler erhielten für deren Entwicklung 2005 den Nobelpreis für Chemie. Einer von ihnen, Prof. Richard Schrock, ist bei der Eröffnung der Anlage dabei gewesen und hat sich gefreut zu sehen, wie seine Katalysatoren nun großskalig Biodiesel zu Chemikalien umsetzen. „Dass die Olefin-Metathese nun in diesem Maßstab eingesetzt wird, ist für mich ein bewegender Moment“, so Schrock.

Ethenolyse – das Verfahren

Zurück zum Verfahren:

• Zuerst werden letzte Rückstände aus dem Biodiesel per Destillation entfernt, um den Diesel für den zweiten Schritt, die Olefin-Metathese, vorzubereiten.
• Im zweiten Schritt kommen hochselektive Katalysatoren zum Einsatz. Mit ihnen werden Rapsmethylester und Ethylen in Spezialchemikalien umgewandelt. Diese sogenannten Schrock-Katalysatoren stellt die Verbio-Tochter XiMo in Budapest her. Die Reaktion läuft bei vergleichsweise milden Temperaturen und moderatem Druck sowie ohne Lösemittel ab. Im Ergebnis liefert die Katalyse mehr als 30 Substanzen. Zwar überwiegen die beiden Gewünschten, doch um diese aufzureinigen, braucht es einen dritten Schritt:
• In fünf Destillationskolonnen werden die beiden Zielprodukte, 1-Decen und Methyl-9-decenoat (9-DAME), von den übrigen Stoffen und voneinander getrennt.

17.000 t erneuerbarer Grundstoff für Schmiermittel

Von dem Grundstoff 1-Decen kann Verbio mit der Anlage bei voller Auslastung 17.000 t herstellen. Es ist eine Substanz, die zehn Kohlenstoffatome lang ist und am Ende eine Doppelbindung enthält. 1-Decen kann für Hochleistungsschmierstoffe etwa für Windräder eingesetzt werden, aber auch für Wasch- und Reinigungsmittel, Duft- und Aromastoffe, Körperpflege und Kosmetik.

Der Markt für 1-Decen existiert. Verbio hat bereits Abnehmer, die jetzt auch an erneuerbarem 1-Decen interessiert sind. Der „Renewable Carbon Index“ der Substanz beträgt 0,9. Dieser Index, kurz RCI, zeigt an, wie viele Kohlenstoffatome in einer Substanz erneuerbar sind. Und 0,9 bedeutet, 90 % dieser Atome sind erneuerbar. Bei 1-Decen stammen also neun von zehn Kohlenstoffatomen aus Rapsmethylester.

32.000 t erneuerbarer Grundstoff für spezielle Polymere

Etwas anders sieht es bei der zweiten Substanz aus: Von 9-DAME können künftig in Bitterfeld bis zu 32.000 t jährlich hergestellt werden. Auch diese Substanz besteht aus einer Kette von zehn Kohlenstoffatomen und ist für die Chemieindustrie sehr interessant: Denn sie ist ein Methylester mit endständiger Doppelbindung. Dies ermöglicht, weitere erneuerbare Chemikalien herzustellen. Als vielseitiges Plattformmolekül eignet es sich nach Firmenangaben für Prozesse, etwa in der Polymerchemie, der Agrarchemie oder auch der Schmierstoffproduktion.

Hier befindet sich Verbio nach eigenen Angaben im guten Kontakt mit Unternehmen aus unterschiedlichen Anwendungsfeldern. Darunter befinden sich international operierende Chemieunternehmen wie auch kleine und mittelständische Unternehmen aus Europa, Nordamerika und Asien.

Der Renewable Carbon Index RCI von 9-DAME liegt über 0,8. Also mehr als 80 % der Kohlenstoffatome in diesem Molekül stammen von Rapsmethylester.

Erneuerbar – nicht nur bei Verbio!

Verbio steht mit der Entwicklung hin zu mehr erneuerbarem Kohlenstoff, also zur Rohstoffwende, nicht allein: „Auch wir setzen auf den Rohstoff Biomasse“, erklärte Harald Dialer, Chief Technology Officer & Executive Vice President Next Generation Renewables bei UPM, auf der Veranstaltung. Das Unternehmen hat mehr als 1 Mrd. € investiert, um in Leuna, rund 50 km von Bitterfeld entfernt, aus zertifiziertem Laubholz Biochemikalien herzustellen. Diese ersetzen fossile Rohstoffe in Anwendungen von Textilien über Kunststoffe bis hin zu Reifen und Gummiprodukten. UPM eröffnet ihre neue Anlage feierlich am 15. Oktober.

Dr. Edgar Endlein, Geschäftsführer Forschung & Entwicklung des Mainzer Wasch- und Reinigungsmittelherstellers Werner & Mertz, pflichtete Dialer bei. Er sieht seine Firma hier als Vorreiter. Die Verpackungen der Produkte der Marke Frosch bestünden bereits fast vollständig aus Rezyklaten, gewonnen aus der haushaltsnahen Sammlung, dem Gelben Sack. Und die pflanzlich basierten Inhaltsstoffe der Rezepturen stammen zunehmend aus europäischem Anbau. Endlein hält es sogar für denkbar, dass fossiler Kohlenstoff in mehr und mehr Alltagsprodukten durch erneuerbaren Kohlenstoff ersetzt wird. Endlein mahnt jedoch, die oft geringfügigen Zusatzkosten nachhaltigkeitsorientierter Innovationen sollten in der Wertschöpfungskette fair verteilt werden.

Erneuerbarer Kohlenstoff für alle

Für UPM-Mann Dialer geht es dabei um weit mehr als einzelne Produkte oder Technologien. Er glaubt, „erneuerbarer Kohlenstoff ist kein Nischenthema mehr, sondern ein zentraler Baustein der europäischen Chemieindustrie“. Zur weiteren Skalierung bedürfe es aber der richtigen politischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen, um Investitionen, industrielle Wertschöpfung und den Aufbau der nächsten Generation chemischer Wertschöpfungsketten in Europa zu ermöglichen.

Michael Carus zeigte sich sogar zuversichtlich, dass bereits in zehn Jahren deutlich mehr erneuerbarer Kohlenstoff eingesetzt werden wird und die Rohstoffwende einen Sprung nach vorn gemacht hat. Der Gründer des nova-Instituts in Hürth bei Köln verweist hier beispielsweise auf Recyclingeinsatzquoten, die die EU festsetzt.

Auch Verbios Geschäftsführer Sauter erwartet eine stete Zunahme an Nachfrage nach erneuerbarem Kohlenstoff. Doch es müsse sich auch wirtschaftlich rechnen. „Wir sind mit unserer Investition in Vorleistung gegangen, um erneuerbare Moleküle für die Transformation bereitzustellen.“ Jetzt sei es an der Wirtschaft, diese Option zu nutzen. Sauter ergänzt, „auch die Verbraucher können mit ihren Kaufentscheidungen dazu beitragen, dass sich lokal hergestellte biobasierte Produkte im Markt durchsetzen“.