Center for the Transformation of Chemistry

Chemie ist in unserem täglichen Leben allgegenwärtig – in 97% aller Produkte in Deutschland steckt Chemie. Die chemische Industrie ist ein wichtiger Industriezweig in Deutschland insgesamt und besonders im Mitteldeutschen Revier. Sie ist die Grundlage für viele weitere Wirtschaftszweige wie z. B. die Automobil- und Baustoffindustrie. Die zentrale Herausforderung für die chemische Industrie ist ihre Abhängigkeit von fossilen Quellen sowohl als Energielieferant als auch Rohstoffbasis. Um die Versorgung und das Funktionieren der gesamten Wirtschaft am Standort Deutschland zu sichern, ist es dringend notwendig, Ausgangsstoffe, Prozesse und Produkte neu zu denken und die bislang linear geprägte chemische Industrie, die große Mengen Kohlenstoffdioxid sowie giftige Abfälle und Abwässer produziert, langfristig als widerstandsfähige Kreislaufwirtschaft zu etablieren, die auf nachwachsende Rohstoffe und Recycling setzt.

Das Center for the Transformation of Chemistry (CTC) wird in einem transdisziplinären Ansatz und mit strukturierter Kooperation von Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft die Chemie zu einer Kreislaufwirtschaft transformieren!

Konzept für das Mitteldeutsches CTC-Forschungscampus
Konzept für das CTC-Campus

Die Grundidee

Der industrielle Ballungsraum um die Städte Halle (Saale), Merseburg und Bitterfeld im Land Sachsen-Anhalt
Traditionsreiches mitteldeutsches Chemiedreieck

Ausbau und Stärkung bestehender Komptenzen in Sachsen und Sachsen-Anhalt

Das CTC wird eine der drängendsten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts angehen und zugleich einen Ort der Spitzenforschung auf- und ausbauen, der für Fachkräfte wie Partnereinrichtungen aus Wissenschaft und Wirtschaft hoch attraktiv ist, großes Potenzial für die Ansiedlung neuer Unternehmen bietet und damit in der Lage ist, den Strukturwandel im Mitteldeutschen Revier nachhaltig zu unterstützen. Das Großforschungszentrum im Mitteldeutschen Revier greift die lange Tradition im Chemiedreieck Halle/Merseburg/Bitterfeld auf und integriert die Wertschöpfungsketten und anwendungs-/nachfrageorientierte Forschungsansätze die sehr wichtig sind für die Branchen Energiewirtschaft, Mobilität, Ernährungswirtschaft und Gesundheitswirtschaft sowie Landwirtschaft und Maschinen- und Anlagenbau. Mit der Ansiedlung des CTC im mitteldeutschen Revier stärkt das Großforschungszentrum die gesamte vom Strukturwandel betroffene Innovationsregion und bietet eine völlig neue Entwicklungsperspektive. Die Forschungs- und Entwicklungsabteilungen geben diesen Standorten einen großen Vorteil, da F&E schwer verlegt oder geschlossen werden kann, während Produktionsstandorte wie die im Mitteldeutschen Revier leicht verkauft werden können, ohne die Konzerne selbst zu gefährden. Das Mitteldeutsche Chemie-Dreieck und seine Chemiestandorte stehen damit in Konkurrenz zu den anderen Chemieparks in Deutschland. Die Ansiedlung des CTC mit seiner Stärke im Bereich Forschung und Innovation vor allem auch in Bezug auf Digitalisierung und KI wird entsprechende F&E-Aktivitäten auf industrieller Seite befeuern und durch Ausgründungen und Ansiedlungen den Standort in Mitteldeutschland zukunftssicherer machen. Als attraktives Arbeitsgebiet an der Schnittstelle von Technologie und Produktion wird das Revier zu einem Magnet für junge, gut ausgebildete Arbeitskräfte. Damit wirkt das CTC dem demographischen Wandel und der abnehmenden Anzahl von Personen im erwerbsfähigen Alter in der Region entgegen.

Mit einem Umsatz von mehr als €190 Mrd., Investitionen von rund €8,3 Mrd. und rund 464.000 Beschäftigten (jeweils im Jahr 2020; Quelle: VCI) ist die chemische Industrie nach Automobilindustrie und Maschinenbau einer der wichtigsten Wirtschaftszweige im Land und die mit Abstand größte Chemieindustrie in Europa. Sie gilt als hochproduktiv, innovativ und international wettbewerbsfähig und macht Deutschland weltweit zu einem der bedeutendsten Industriestandorte. Doch die Chemieindustrie und damit der gesamte Industriestandort steht vor großen Herausforderungen. Die Produktion verursacht hohe Umweltbelastungen: Die energieaufwändige chemische Industrie ist global verantwortlich für schätzungsweise 3,3 Gigatonnen Treibhausgasemissionen pro Jahr, mehr als Indiens jährliche Emissionen, und hat nach Stahl und Zement den drittgrößten CO2-Fußabdruck (Quelle: Guardian); in Deutschland fallen in der Chemie- und Pharmaindustrie ca. 8% der gefährlichen Abfälle und fast 12% des Abwassers der gesamten Wirtschaft an (Quelle: UBA). Dies geht einher mit zunehmenden Umweltschutzauflagen, politischen Unwägbarkeiten sowie Kostensteigerungen einerseits, aber auch teils Widerstand seitens lokaler Bevölkerung und Interessengruppen bei geplanten Großinvestitionen. Hinzu kommen generelle Probleme wie der Fachkräftemangel und die in Teilen vernachlässigte Infrastruktur. In der Folge investieren deutsche Chemieunternehmen seit einigen Jahren mehr im Ausland als im Inland (Quelle: VCI 2018).

Grundlegend für insbesondere die Umweltbelastungen und damit verbundene Probleme und somit zentrale Herausforderung für die chemische Industrie ist ihre Abhängigkeit von fossilen Quellen sowohl als Energielieferant als auch Rohstoffbasis. Chemische Wandlungsprozesse unter hohem Druck und hohen Temperaturen verursachen einen hohen Energiebedarf. Traditionell wird dieser über die Verbrennung von Öl, Gas oder Kohle gedeckt: Etwa die Hälfte der fossilen Rohstoffe in der chemischen Industrie werden für die Energiegewinnung genutzt und bewirken so den Großteil der direkten Kohlendioxidemissionen. Die Nutzung regenerativer Energien als alternative Energiequelle kann zwar den Emissionsausstoß senken, doch ist der Bedarf an sauberer Strominfrastruktur enorm. Die Elektrifizierung des europäischen Chemiesektors würde 4.900 Terawatt erneuerbaren Stroms benötigen, fast doppelt so viel wie die gesamte Strommenge, die Europa 2019 erzeugt hat (Schätzung des European Chemical Industry Council). Und auch wenn Investitionen in erneuerbare Energien und Effizienzsteigerungen helfen, den Kohlenstoffverbrauch zu senken, können trotzdem viele chemische Produkte nicht de‑karbonisiert werden, da sie selbst aus Kohlenstoff bestehen. Nachwachsende Ressourcen wie z. B. Biomasse reichen hier als Alternative für fossile Rohstoffe als Kohlenstoffquelle nicht aus, zumal Hersteller, die Produkte aus Pflanzen statt fossilen Brennstoffen produzieren, sicherstellen müssen, wiederum keine neuen Probleme durch Abholzung, Zerstörung von Lebensräumen, steigende Lebensmittelpreise oder erhöhten Einsatz von Wasser oder Pestiziden zu schaffen. Auch lassen sich Abfallprodukte als Rohstoffquelle nutzen. Die bestehenden Technologien für z. B. die Umwandlung von kohlenstoffhaltigen Agrar- oder Kunststoffabfällen in neue Chemikalien sind jedoch noch nicht im großen Maßstab erprobt und die Verwendung von Kohlendioxid als Rohstoff erfordert abermals enorme Energiemengen. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, fossile Rohstoffe, die derzeit zur Herstellung von kohlenstoffbasierten Chemikalien und Materialien verwendet werden, zu vermeiden.

Logo für das Center for the Transformation of Chemistry
Die Transformation der Chemieindustrie in eine resiliente Kreislaufwirtschaft

Um die Versorgung und das Funktionieren unserer gesamten Wirtschaft zu garantieren, unser Wohlergehen und den Standort Deutschland zu sichern, ist es dringend notwendig, Ausgangsstoffe, Prozesse und Produkte neu zu denken und die bislang linear geprägte chemische Industrie langfristig als resiliente Kreislaufwirtschaft zu etablieren, die auf nachwachsenden Rohstoffen und Recycling aufsetzt:

  • Ausgangsstoffe, die derzeit aus der Verarbeitung von Öl, Gas, Kohle oder Erzen stammen, müssen zukünftig aus Produktrecycling sowie erneuerbaren Quellen wie Biomasseabfällen, Holz oder Algen gewonnen werden. Es müssen neue Synthese- und Trennverfahren mit neuen Reagenzien und Katalysatoren entwickelt und zum Einsatz gebracht werden.
  • Umwandlungsprozesse müssen effizient und selektiv sein und die Reaktionsführung automatisiert stattfinden, um die Produktivität zu steigern. Durch den Einsatz künstlicher Intelligenz wird sich die Reaktionsplanung basierend auf normierten Umsetzungen und die Erarbeitung neuer Produktionswege grundlegend verändern.
  • Schließlich müssen auch die Produkte selbst verändert werden, um den Chemikalieneinsatz in der Herstellung zu reduzieren, eine längere oder mehrfache Nutzung zu erlauben und eine weniger aufwändige Wiederverwertbarkeit zu ermöglichen im Sinne des „Re-duce, Re-use, Re-cycle“-Prinzips. Neben neuen Routen zu bekannten Produkten werden neue recyclingfähige Produkte gebraucht.

Nur durch neue lokale, kostengünstige und nachhaltige Produktionsprozesse aus durch Recycling gewonnenen Sekundärrohstoffen und nachwachsenden Rohstoffen unter Einhaltung höchster Arbeitsschutz- und Umweltstandards und drastisch verkürzter Transportwege wird es gelingen, den Ressourcen- und Energieverbrauch zu senken, die Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten und damit die Resilienz der deutschen Chemieindustrie sicherzustellen.

Das Center for the Transformation of Chemistry (CTC) wird in einem transdisziplinären Ansatz und mit strukturierter Kooperation von Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft die Chemie zu einer Kreislaufwirtschaft transformieren und damit die Resilienz der deutschen Chemieindustrie sicherzustellen!

Gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung
Projektlaufzeit: 01.11.2021 bis 30.04.2022