L-visszavonás kémiai heise online
A jövőben fontos alapvegyszereket már nem olajból, hanem korábban fel nem használt növényi összetevőkből állítanak elő. Németország globális úttörővé válik a biogazdaság előmozdításában - olyan gazdaságban, amely a növényekre mint nyersanyagra koncentrál.
A világ legnagyobb vegyipari vállalatának szíve tizenhárom focipálya méretű. Kőolaj, pontosabban fogalmazva, nyers benzin (benzin) folyik ereiben: A BASF Ludwigshafen-i gőzrepesztő üzemeiben a benzin 840 ° C-on alapvető kémiai anyagokra oszlik - főleg gyűrű alakú aromás és hosszú láncú olefinekké. Az összes vegyipari termék csaknem 90 százaléka ezekből az alapvető vegyi anyagokból készül. De a vegyipar lényege hamarosan azzal fenyeget, hogy lassabban ver. "Már 2050-ben látni fogjuk a kőolajcsúcsot" - mondja Hans Kast, a BASF menedzsere. Szakértők becslései szerint a ma ismert könnyen hozzáférhető olajkészletek legfeljebb 70 évig fognak tartani. "Valamikor a termelési mennyiség csökkenése után új nyersanyag-tartalék pénznem lesz" - mondja Kast.
Az előrelátható alapanyaghiány és az olaj árának emelkedése a vegyipari vállalatokat cselekvésre kényszeríti szerte a világon. Már tervezi az átállást új, ezúttal megújuló nyersanyagforrásokra - nevezetesen olyan üzemekre, amelyek alkotóelemeiből beszerezhetők a szükséges alapvegyszerek. Ezt a trendfordulót politikailag is kívánják: Németország előrelépést jelent globális úttörőnek azáltal, hogy jelentős összegeket fektet be ebbe a zöld kémiába. A kihívás itt: Az új folyamatoknak meg kell térülniük, és zökkenőmentesen be kell illeszkedniük a maximális hozam elérése érdekében levágott kőolaj alapú termelési útvonalakba.
A hatalmas gőzrepesztő üzemekhez képest a Reims-től 15 kilométerre északkeletre fekvő kis üzem szinte feltűnőnek tűnik. Ami azonban a decemberben működésbe lépett alacsony épület magasfém burkolatának mögött történik, az lelkesedést vált ki a politikusok és a környezetvédők körében: A francia Bioamber kisvállalat az első olyan vállalat a világon, amely nem nyersolajból, hanem megújuló nyersanyagból: növényi cukorból állítja elő az alapvető vegyi borostyánkősavat. A borostyánkősav sokoldalú alapanyag, olyan termékek gyártására alkalmas, mint a sportruházat és a farmer, a kozmetikumok, a görkorcsolya, a lágyító és a jégtelenítő szerek.
A genetikailag optimalizált Escherichia coli bélbaktérium hatalmas keverésű vízforralókban alakítja a cukrot vegyi termékké. A francia biomérnökök három metabolikus gént kapcsoltak ki annak érdekében, hogy javítsák a mikroorganizmusok borostyánkősav-hozamát és elnyomják a bomlasztó melléktermékek képződését - és így a biotechnikai eljárást ugyanolyan gazdaságossá tegyék, mint a petrokémiai modell.
A franciák továbbra is búzából és kukoricakeményítőből nyerik a szükséges cukrot, amelyet enzimek vagy kémiai-fizikai folyamatok útján cukorösszetevőikre bontanak. De mivel a megújuló nyersanyagokból származó vegyi anyagok előállítása versenyben van az élelmiszertermeléssel, és a növényi keményítőből készült cukor majdnem ugyanolyan drága, mint a nyersolaj, a jövőben a szalma, a fű és a fa - az erdészetből és a mezőgazdaságból származó jóval olcsóbb és nagy mennyiségű növényi hulladék - lesz kiszáradó nyersanyag cserélje ki. A kukoricaleveleket és -szárakat ezután kémiai értékteremtésre is fel lehet használni. Számos vállalat és kutatóintézet már egyre nagyobb sikerrel dolgozik azon, hogy a gyógynövényekből és szárakból álló cellulóz, lignin és hemicellulóz a lehető leghatékonyabban cukorrá bomlik.
A Bioamber versenytársai azt is bizonyítják, hogy a növényekben mennyire komolyan veszik a vegyi anyagok gyártásának alapanyagait a nyersolaj alternatívájaként. A japán Mitsubishi Chemical Corp. Ajinomoto, valamint a belga DSM és francia partnere, Roquette kísérleti üzemekben kutatják a bio-borostyánkősav ipari termelését. Bioamber után a BASF fejlesztette ki a legtávolabbi biotechnikai eljárást. A Ludwigshafen-folyamat különlegessége: A "BASFia succiniciproducens" termelő baktérium, amelyet a biomérnökök izoláltak a szarvasmarha bendőjéből és biotechnikailag korszerűsítettek, nemcsak a növényi biomasszából származó cukrot dolgozza fel. Hasznos a nyers glicerin számára is, amelyet nagy mennyiségben hulladékként állítanak elő a biodízel gyártása során.
Az utolsó jövedelmezőségi teszteket jelenleg a BASF partnerénél, a Barcelona melletti Purac-nál hajtják végre egy kísérleti üzemben, amelynek éves termelési kapacitása 4000 tonna. Amikor nyáron elkészülnek, a vegyipari óriás és partnere eldönti, hogy megkezdik-e a bio-borostyánkősav nagyüzemi termelését a spanyolországi Montmelóban. A BASF és a Bioamber szerves folyamatai együttesen egy csapásra elárasztják a világ mintegy 30 000 tonna borostyánkősav-termelésének mintegy 20 százalékát. "A piaci potenciál lényegesen nagyobb" - mondja Patrick Piot, a Bioamber főnöke, aki nemrég adta ki cégének zöld technológiáját Ázsiába. A borostyánkősav egyszerű kémiai reakcióval átalakulhat egy másik bázikus vegyületté - 1,4-butándiolvá. "Ez még évi 1,3 millió tonna piac" - lelkesedik az élénk francia.
Elég ok arra, hogy a Novozymes és a WWF politikai támogatást igényeljen: A zöld kémiai rendszerre való áttérés felgyorsítása érdekében a szövetség a CO2-tanúsítványok mellett más erős ösztönzőket is szeretne látni. Közvetlenül a természetvédők kívánságlistájának élén: A vállalatokat anyagilag jobban felelőssé kell tenni az általuk okozott környezeti és éghajlati károkért. Ezenkívül a címkének jeleznie kell a fogyasztók számára, ha egy vegyi terméket fenntartható módon állítottak elő, és ezáltal ösztönöznie kell a környezetbarát módon előállított vegyi termékek iránti keresletet. A Novozymes főnöke, Steen Riisgaard is nagyobb finanszírozásra szólít fel azokat a kutatási és kísérleti üzemeket, amelyekben új, bioalapú gyártási folyamatokat tesztelnek. Mert: "A biomassza képes a nyersolaj helyettesítésére, a műanyagok gyártásától a bioüzemanyagok előállításáig." Ha elegendő politikai hátszél áll rendelkezésre, Riisgaard úgy véli, hogy Európa vezető szerepet játszhat a növénykémia fejlesztésében.
Az éghajlatváltozás zöld kémia segítségével történő megállításának és egyúttal a gazdasági erő javításának kilátása valójában a politikát a fejlődés motorjává tette. Öt éve növekszik a támogatásuk azokhoz a folyamatokhoz, amelyekkel a biofinomítók növényeit először gazdaságosan alkotórészeikre bonthatják, majd a baktériumok, az enzimek és a klasszikus kémia értékes anyagokká alakíthatják a lehető legkevesebb maradékanyaggal. Németország vezető szerepet tölt be a kutatás finanszírozásában. Ősszel ez lesz az első olyan ország a világon, amely elindít egy tízéves programot, amelynek célja a "biogazdaság" - a nyersanyag-üzemekre összpontosító gazdaság - kiépítésének elősegítése. Annette Schavan szövetségi kutatási miniszter az év elején, a berlini Zöld Héten az új irányt határozta meg: "Jobban ki kell használnunk a növényekben rejlő lehetőségeket, és ezért bővítenünk kell a kutatás kiválóságát." 2015-ig több mint kétmilliárd eurót tervez költeni a biotechnológia felhasználására az olyan globális kihívások kezelésére, mint az éghajlatváltozás.
A biogazdaság az Európai Unió kutatási menetrendjén is az élen jár. Több száz millió euró folyik már be a biofinomítói projektekbe és a zöld kémia optimalizálásába a jelenlegi uniós kutatási keretprogramban. Ezen kívül március elején a legmagasabb szintű bejelentés érkezett, amelyet szenzációként ünnepeltek a biotechnológiai vállalatoknál: José Manuel Barroso, az Európai Bizottság frissen megerősített elnöke kijelentette: "Az informatika mellett ez az új uniós innovációs menetrend kiemelt prioritása. hogy 2020-ig kiépítsék a biogazdaságot. "
A politikai hátszél és a finanszírozás azért fontos, mert a műanyaggyártáshoz eddig csak néhány biológiailag megalapozott vegyi anyag, például borostyánkősav vagy 1,3-propándiol állítható elő versenyképes áron. Számos kutatásra van még szükség, mielőtt a biotechnikai folyamatok ugyanolyan hatékonyságot érnének el, mint az évtizedek óta precíziós munkában optimalizált petrolkémiai vegyületek: Mindenekelőtt hatékonyabb módszereket kell találni az alapanyagok növényi biomassza, fa és szalma gazdaságos átalakítására, amelyek korábban nem voltak optimálisan használhatók, a cukor fő alkotórészeivé (75 százalék) és a lignin (20 százalék) az osztáshoz és a további feldolgozáshoz. Ezenkívül a zöld kémia még nem volt képes integrálni a vegyi üzemekbe. Ennek egyik oka az, hogy a petrolkémiai anyagokban használt szerves oldószerek elpusztítják a baktériumokat és elpusztítják a vízben legjobban működő enzimeket. És míg a kémiai reakciók általában csak több száz fokos hőmérsékleten mennek végbe, a biológiai reakciók testhőmérsékleten mennek végbe. Ez azt jelenti: a vegyipari vállalatoknak teljesen új üzemekbe kellene beruházniuk.
Amit az európai politikusok biogazdaságnak hívnak, az már régóta nemcsak a régi világban érvényesül. Az USA-ban "Cleantech" -nek hívják. Már 2004-ben az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának megvoltak a "Biomasszából származó legfelső hozzáadott értékű vegyi anyagok" tanulmányban azonosított interfészek, amelyeken keresztül a biotechnológiailag előállított alapanyagok betáplálhatók a kémiai értékláncba. Az eredmény: Tizenkét bázikus vegyi anyag, például ecetsav vagy propilén állítható elő nemcsak kőolajból, hanem növényekből is. Ez nem hangzik soknak. Ezen építőelemek segítségével azonban összetett vegyületek építhetők a petrolkémiaihoz hasonló módon: a rozsdaellenes szerektől és az üzemanyagoktól kezdve a textíliákon és a csomagoláson át a festékeken és kozmetikumokig szinte bármilyen terméket elő lehet állítani a végső fogyasztói piac számára.
Brazília példája lenyűgözően mutatja, hogy a versenyképes ökológiai nyersanyagok gazdaságilag is milyenek lehetnek. Ma is egy tonna cukornádból előállított bioetanol csak körülbelül 360 dollárba kerül - szemben egy tonna nyersolaj 500 dollárjával. Az olyan vegyipari vállalatok, mint a Dow Chemical és a brazil műanyaggyártó Braskem, ezt az árkülönbséget a műanyagok gyártására akarják felhasználni. Az etanol, amelyet korábban inkább bioüzemanyagként ismertek, olcsón átalakítható etilénné és buténné - ez a tömeggyártású műanyag polietilén kiindulási anyaga. Jelenleg az etilént, a vegyipar legfontosabb összetevőjét, szinte kizárólag nagy hidrokrakkoló üzemekben kőolajból nyerik, de változás már folyamatban van. Két évvel ezelőtt a Braskem bemutatta a megfelelő biopolimer üzem építését, amelynek éves termelése 200 000 tonna. A brazil Crystalsev és a Dow Chemical etanolgyártó közös vállalkozása 2011-től 350 000 tonna bioetilén éves termelését tervezi.
A kőolaj alapján évente előállított 66 millió metrikus tonna polietilénhez viszonyítva, amely világszerte mintegy 66 milliárd amerikai dollár árbevételt eredményez, ezek a méretek csak a kezdet. A BASF embere, Kast szerint azonban mindenképpen jelentős hozzáadott értéket jelent a feltörekvő ország számára, amely eddig elkötelezte magát a bioetanol-üzemanyagok gazdaságos előállítása mellett. A szakértők a legnagyobb lehetőségeket látják a biotechnikai vegyi termékek gazdaságos működtetésére, bárhol is épülnek új termelő létesítmények, és ahol a szerves nyersanyagok különösen alacsonyak az alacsony bérköltségek miatt, például Brazília feltörekvő országában, vagy az alapanyagok magas rendelkezésre állás miatt. De számos vegyipari vállalat Európában és az USA-ban már teszteli a biológiai alapú gyártási módszereket. A DuPont vegyipari vállalat és a Danisco divízió Genencor közös vállalkozása, valamint a Tate & Lyle BioProducts kukoricafeldolgozó a kukoricakeményítőből állítja elő a korábban petrolkémiailag előállított 1,3-propándiolt. Ezt elsősorban biopoliészter-politrimetilén-tereftálsav előállítására használják, amelyet például textilszálakba fonnak.
Csak akkor, ha a nem élelmiszer biomassza, például fa vagy szalma biofinomítók általi feldolgozása érett és gazdaságos becslések szerint 20-30 év alatt, a vegyipar elvárja, hogy a növények erősebb szerepet töltsenek be vegyi alapanyagként - feltéve, hogy a piaci ár és a rendelkezésre állás megfelelő. Ennek érdekében a vállalatok elő akarják mozdítani a biotechnológiai kutatásokat. Willy de Greef, az EuropaBio európai biotechnológiai iparági szövetség hasonlóan látja ezt: "Mindenki várja azt az óriási durranást, amellyel a biogazdaság kezdődik. De nem lesz." Forradalom helyett a szakemberek az ipar lassú "biológiai működését" várják.
A politikusok közben folytatják a biogazdaság mielőbbi kiépítésével kapcsolatos elképzeléseiket, és új ösztönző rendszereket hoznak létre, amelyek célja a megújuló nyersanyagok fenntartható kémiai átalakítása a vállalatok számára. A "bioalapú termékek" vezető piacként történő megalapozását célzó uniós kezdeményezés részeként most vita folyik a fenntartható vegyi termékek biotanulmányának bevezetéséről, például a bioalapú műanyagok vagy a biológiailag lebomló kenőanyagok vonatkozásában. Ötlet: A virágzó biotáplálékhoz hasonlóan a zöld műanyagok ökocímkéjének a piaci ár legfeljebb kétszeresét kell igazolnia, és a környezettudatos fogyasztóknak is támogatniuk kell őket: a puzzle egy újabb darabja a zöldebb kémia felé vezető úton. (bsc)