RWTH-Team um Professorin Regina Palkovits und Professor Jürgen Klankermayer ist erfolgreich im Wettbewerb um das WSS-Forschungszentrum und erhält 100 Millionen Schweizer Franken für die Nachhaltigkeitsforschung.
Anlässlich ihres 100-jährigen Bestehens schrieb die in Zug, Schweiz, ansässige Werner Siemens-Stiftung (WSS) einen Ideenwettbewerb zur Gründung eines WSS-Forschungszentrums aus, in dem Technologien für eine nachhaltige Ressourcennutzung erforscht werden sollen. Nun steht der Gewinner fest: Das RWTH-Team um Professor Jürgen Klankermayer vom Lehrstuhl für Translationale Molekulare Katalyse und Professorin Regina Palkovits vom Lehrstuhl für Heterogene Katalyse und Technische Chemie setzte sich mit ihrem Projekt „catalaix: Katalyse für eine Kreislaufwirtschaft“ gegen 122 weitere Ideenskizzen aus Deutschland, Österreich und der Schweiz durch. Künftig entwickeln sie in einem WSS-Forschungszentrum katalyse-getriebene Recyclingverfahren, die eine mehrdimensionale Kreislaufwirtschaft ermöglichen. Die WSS stattet das Zentrum für einen Förderzeitraum von zehn Jahren mit insgesamt 100 Millionen Schweizer Franken aus.
Die Forschenden von der RWTH Aachen und dem Forschungszentrum Jülich (FZJ) werden mit der Förderung der Werner Siemens-Stiftung ein Forschungszentrum aufbauen, das den Weg zu einer kreislauffähigen chemischen Industrie ebnen soll. Im Mittelpunkt der Forschungsarbeiten steht die Katalyse – die Technologie, welche die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen erhöht oder sie erst ermöglicht. Katalysatoren helfen dabei, die Ausgangsstoffe für eine Vielzahl von Produkten zu schaffen, die für unser tägliches Leben unverzichtbar sind. Noch immer aber landet ein Großteil dieser Produkte am Ende ihrer Lebenszeit im Abfall. Das Team um Klankermayer und Palkovits will das ändern, indem es solche Produkte durch neu entwickelte Katalysatoren und Verfahren ganzheitlich gezielt abbaut zu rezyklierfähigen molekularen Bausteinen. „Bislang haben Chemikerinnen und Chemiker meist neue Katalysatoren gesucht, die Bindungen knüpfen“, erklärte Klankermayer. „Aber es braucht auch Katalysatoren, die Bindungen brechen, und wir müssen bei der Herstellung der zukünftigen Produkte das Recycling gleich mitdenken.“
Der erste Fokus von „catalaix“ liegt auf dem Kunststoffsektor. Der Mensch produziert 400 Millionen Tonnen Plastik pro Jahr – bis 2050 dürften 16 Gigatonnen zusammenkommen; so viel wiegen alle Menschen, Tiere und Pilze auf der Erde gemeinsam. Heute werden nur neun Prozent aller Kunststoffe rezykliert – etwa PET-Flaschen, die zerkleinert und wieder zu neuen PET-Flaschen geformt werden. Für einen ganzheitlichen Ansatz seien solche eindimensionalen Kreisläufe nicht geeignet, sagte Regina Palkovits. „Verschiedene Kunststoffe werden in verschiedenen Mengen produziert, und ihre Lebensdauer ist unterschiedlich: Eine Verpackung muss nach vielleicht einem halben Jahr wieder in den Kreislauf integriert werden, eine Gebäudeisolation erst nach 30 Jahren.“ Das Aachener Team wird Kunststoffe durch die Kombination von chemischen, elektrochemischen und mikrobiellen Katalyseverfahren in wiederverwendbare Ausgangsstoffe umwandeln. Dass dies funktionieren kann, haben sie bereits für diverse Kunststoffklassen demonstriert.
Die Idee der Forschenden geht aber über einzelne und isolierte Stoffkreisläufe hinaus. Sie werden die Kreislaufwirtschaft nach dem «Open-Loop-Prinzip» weiterentwickeln. Das bedeutet: Die molekularen Bausteine, die als Ausgangsstoffe durch das Recycling entstehen, sind maßschneiderbar und derartig vielseitig einsetzbar, dass sie sich je nach Bedarf auch in andere Wertschöpfungsketten und Materialkreisläufe einspeisen lassen. Das wird die Grundlage schaffen für eine flexible, mehrdimensionale Kreislaufwirtschaft.
RWTH-Rektor Professor Ulrich Rüdiger gratulierte dem catalaix-Team. „Ein großartiger Erfolg. Die Transformation linearer Wertschöpfungsketten hin zu einer ganzheitlichen geschlossenen Kreislaufwirtschaft stellt eine Jahrhundertaufgabe dar. Ich bin überzeugt, dass das WSS-Forschungszentrum „catalaix“ einen wichtigen Beitrag zur Etablierung einer mehrdimensionalen Kreislaufwirtschaft und zur gesellschaftlichen Transformation leisten wird.“
Unterstützt werden Jürgen Klankermayer und Regina Palkovits dabei im Kernteam von Professor Lars Blank (Lehrstuhl für Angewandte Mikrobiologie), Professor Alexander Mitsos (Lehrstuhl für Systemverfahrenstechnik) und Professorin Grit Walther (Lehrstuhl für Operations Management). Um der Komplexität der Problemstellung gerecht zu werden, gehören noch zwölf weitere Professorinnen und Professoren aus der RWTH und dem FZJ dem „catalaix“-Team an, so kann ein Bogen von der Katalyse über den Prozess bis zu einer Systembetrachtung gespannt werden.
Für die Werner Siemens-Stiftung, die langfristige und gut ausgestattete wissenschaftliche Projekte fördert, ist es das größte Forschungsvorhaben, das sie je finanziert hat. „Zum Jubiläum wollten wir ein ganz besonderes Projekt lancieren und damit einen Beitrag leisten zu einem nachhaltigen Umgang mit den Ressourcen unseres Planeten“, sagte Stiftungsrats-Obmann Dr. Hubert Keiber. „Wir sind überzeugt, dass uns das mit der Unterstützung des Projektes ‚catalaix‘ gelingt.“