abschlussbericht

zu dem Dbu-geförderten Vorhaben

CO2 – Abfall oder Rohstoff? Möglichkeiten und Grenzen der CO2-Sequestrierung

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inhaltsverzeichnis

1. Ausgangssituation und Zielsetzung des Vorhabens ........................................................3

2. Durchführung des Projekts ................................................................................................4

2.1 Erste Veranstaltung (2010) ...................................................................................................4

2.2 Zweite Veranstaltung (2011) .................................................................................................5

2.3 Dritte Veranstaltung (2013) ...................................................................................................6

3. Beurteilung der Zielerreichung ..........................................................................................8

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1. ausgangssituation und Zielsetzung des Vorhabens

Der Antrag auf Zuwendung für die Durchführung einer Serie von drei Konferenzen zum Thema „Möglichkeiten und Grenzen der CO2-Sequestrierung“ wurde im Jahr 2008 gestellt. Zu diesem Zeitpunkt wurde das Thema in erster Linie unter dem Aspekt einer technsichen Abtrennung von Kohlendioxid aus dem Rauchgas und der anschließenden Verpressung in geeignete geologische Formationen („Carbon Capture and Storage“, CCS) diskutiert. Alternative Verfahren auf Basis biologischer oder chemischer Prozesse wurden zwar erprobt; eine systematische Betrachtung und Gegenüberstellung im Rahmen öffentlicher Veranstaltungen fand jedoch in Deutschland praktisch nicht statt. Auf dieser Grundlage plante BIOCOM eine Veranstaltungsreihe, die diese Lücke füllen sollte.

Mit den Tagungen sollten sowohl der Forschungsbedarf bei der CCS-Technologie als auch die Fortentwicklung alternativer Technologien diskutiert werden. Die Veranstaltungsreihe sollte einer Abschätzung von Technologien zur CO2-Reduktion für die breitere Öffentlichkeit dienen, mit de-nen eine nachhaltige und zukunftsfähige Klima- und Ressourcenpolitik umgesetzt werden kann. Insbesondere die Präsentation praktischer Anwendungen bzw. der Entwicklung entsprechender Prozesstechniken im Bereich der biotechnologischen CO2-Fixierung mittels Algen oder Bakterien sollten den Blick auf umweltfreundliche Alternativen bei der Speicherung und Umwandlung von CO2 öffnen. Ein Schwerpunkt der Tagung sollte dabei auf der Frage liegen, welchen Beitrag die kleine und mittlere Unternehmen (KMU) zu diesem Thema leisten können und welche Chance sich hieraus insbesondere für die Forschung und Entwicklung am Standort Deutschland ergeben.

Geplant war ursprünglich ein stark interdisziplinäres Konferenzprogramm mit Vertretern aus der Energiewirtschaft, aus dem Anlagenbau und aus der Biotechnologie sowie auch aus Politik und Umweltverbänden. Bei der technisch-wirtschaftlichen Betrachtung der CO2-Abscheidung sollen möglichst alle Schritte entlang der Wertschöpfungskette abgebildet werden, von der (angewandten) Forschung im akademischen Bereich über den Technologietransfer und die frühe Entwicklung in KMU bis hin zu den Anwenderbranchen und den dort notwendigen großtechnischen Einsatz der Verfahren.

Die drei Veranstaltungen waren auf jeweils etwa 100 Teilnehmer/innen ausgelegt. Zumindest die erste Tagung sollte im Zentrum für Umweltkommunikation der DBU in Osnabrück stattfinden.

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2. Durchführung des Projekts

Nach dem ursprünglichen Projektplan sollte die erste Konferenz im November 2009 stattfinden. Nach Eingang der Genehmigung zum vorzeitigen Maßnahmenbeginn zum 13. März 2009 wurde der Ablauf der Konferenz geplant und mit dem – zu diesem Anlass berufenen – Veranstaltungs-beirat abgestimmt. In der Folge wurden Referenten identifiziert und eigeladen, Werbematerialien (Anzeigen, Flyer) erstellt sowie der technische Ablauf und das Rahmenprogramm festgelegt.

Das Tagungsprogramm wurde in der Folge noch in einigen Punkten angepasst, da nicht alle gewünschten Referenten verfügbar waren. Geplant waren sowohl die Darstellung verschiedener Technologien zur Speicherung bzw. Fixierung von CO2 als auch die Diskussion wirtschaftlicher, juristischer und ökologischer Implikationen sowie die Thematisierung der Akzeptanz solcher Verfahren. Die thematische Breite war bewusst gewählt worden, da es sich bei der Tagung um die Auftaktveranstaltung zu einer dreijährigen Konferenzreihe handelte.

Für die Vermarktung der Veranstaltung wurden ebenfalls zahlreiche Aktivitäten unternommen. Unter anderem wurde die Fachzeitschrift „Energiespektrum“ für eine Medienpartnerschaft aus-gewählt, um über diesen Kanal auch potentielle Besucher aus dem Umfeld der Energiewirtschaft zu erreichen. Anzeigen erschienen auch in Zeitschriften des BIOCOM-Verlages. Darüber hinaus fanden mehrere direkte Mailings statt, sowohl per Post als auch per eMail. Die Mailinglisten um-fassten ca. 2.200 einschlägige Adressen, die sowohl aus der BIOCOM-Datenbank als auch aus Beständen der DBU stammten. Des weiteren wurden zahlreiche Unternehmen angesprochen, um Sponsoren für die Veranstaltung zu gewinnen.

Leider war trotz dieser intensiven Bemühungen der Erfolg sowohl hinsichtlich der Teilnehmer als auch der Sponsoren außerordentlich gering. Es fand sich kein einziger Sponsor, obwohl einige der angesprochenen Unternehmen durchaus ein Interesse an der Konferenz bekundet hatten. Ebenso blieb die Zahl der Anmeldungen von Teilnehmern enttäuschend niedrig. Bis zum 13. Ok-tober hatten sich lediglich 10 zahlende Teilnehmer registriert. Die Gründe für die extrem schwache Resonanz waren sicherlich vielfältig: eine allgemein schlechte wirtschaftliche Lage, Unsicherheit hinsichtlich der künftigen politischen Rahmenbedingungen, die Tatsache, dass das Thema der CO2-Sequestrierung nicht mehr so „heiß“ war wie bei der Antragstellung ein Jahr zuvor, mögli-cherweise auch eine geringe Attraktivität des Tagungsortes Osnabrück.

In Konsequenz dieser Umstände musste die Veranstaltung verschoben werden. Eine Durchführung zum ursprünglich geplanten Zeitpunkt hätte den Erfolg der ganzen Konferenzreihe gefährdet und bei den Referenten, die vor leeren Reihen hätten sprechen müssen, einen nachhaltig schlechten Eindruck hinterlassen. In Abstimmung mit der DBU wurde beschlossen, die Auftaktveranstaltung im Juni 2010 stattfinden zu lassen, als Tagungsort Berlin statt Osnabrück zu wählen und die Projektlaufzeit entsprechend kostenneutral zu verlängern.

2.1 Erste Veranstaltung (2010)

Für die Tagung am 11. Juni 2010 im Umspannwerk Kreuzberg in Berlin wurde der Ablauf im We-sentlichen beibehalten wie 2009 bereits geplant. Das Programm ist in der Abbildung 1 dargestellt. Zu der Veranstaltung unter dem Titel „Vom Treibhausgas zum Wertstoff – Neue Perspektiven für die Nutzung von CO2“ hatten sich 91 Teilnehmer angemeldet. Inhaltlich war bewusst ein breiter

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Überblick über die Thematik gewählt worden. Präsentiert wurden sowohl CCS-Verfahren als auch Technologien zur chemischen bzw. biologischen Fixierung von CO2. Zu Wort kamen dabei Vertreter aus Wissenschaft und Wirtschaft. Die Fachvorträge wurden von teilweise kontroversen, engagiert geführten Diskussionen begleitet.

2.2 Zweite Veranstaltung (2011)

Unter dem Titel „Vom Treibhausgas zum Wertstoff: CO2-Nutzung – die biologische Perspektive“ fand die zweite Folge der Veranstaltungsreihe am 8. Juni 2011 im Spreespeicher in Berlin statt. Abbildung 2 zeigt den Ablauf. Im Vergleich zum ersten Jahr war das Programm nun stärker fo-

Programm

Zeit Titel Referent

9:15 BegrüßungDr. Maximilian Hempel Leiter Referat Umweltchemie Deutsche Bundesstiftung Umwelt

Keynote:Der gestörte Kohlenstoffkreislauf undder Klimawandel durch den Menschen

Prof. Dr. Hartmut Graßl emeritierter Direktor Max-Planck-Institut für Meteorologie

Wege und Potentiale der CO2-Umwandlung und -Nutzung

Dr. Johannes Ewers Leiter Neue TechnologienRWE Power Aktiengesellschaft

CO2-Abtrennung, Lagerung und Nutzung –Übersicht, Chancen und Grenzen

Dr. rer. pol. Daniel Vallentin wissenschaftlicher Mitarbeiter Wuppertal Institut für Klima, Umwelt und Energie

11:00 Kaffeepause

11:30Überblick der Forschungsansätze zurCO2-Nutzung

Prof. Dr. Walter Trösch stellvertretender Leiter Fraunhofer Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik

Bindung von CO2 in Meeresalgen undderen industrielle Nutzung

Prof. Dr. Laurenz Thomsen Professor of Geosciences Jacobs University Bremen

Kohlendioxid als Rohstoff –Dream Reactions and Reality

Prof. Dr. Walter LeitnerGeschäftsführender Direktor des Instituts für Technische und Makromolekulare Chemie RWTH Aachen

Mikrobielle CO2-Konversion

Dr. Thomas Haas Vice President Science-to-BusinessCenter BiotechnologyEvonik Degussa GmbH

13:00 Mittagspause

14:00Hydrothermale Carbonisierung –CO2-Bindung und Klimaschutz

Volker Zwing Geschäftsführer CS Carbon Solutions Deutschland GmbH

Stoffliche Nutzung von CO2 als Perspektivefür Biotechnologie-Unternehmen

Dr. Peter Ripplinger GeschäftsführerSubitec GmbH

Bilanzierung der verschiedenen Verfahrenzur Nutzung von CO2

Prof. Dr. Alexander Steinbüchel Institut für Molekulare Mikrobiologie und Biotechnologie Westfälische Wilhelms-Universität Münster

CO2-Nutzung als Element eines integriertenCO2-Managements

Dr. Reinhard Grünwald wissenschaftlicher Mitarbeiter Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag (TAB)

15:30 Kaffeepause

16:00 Podiumsdiskussion

Dr. Johannes Ewers, RWE Power AG

Prof. Dr. Alexander Steinbüchel, Westfälische Wilhelms-Universität Münster

Dr. Reinhard Grünwald, TAB

Dr. Thomas Haas, Evonik Industries AG

Dr. Peter Ripplinger, Subitec GmbH

Andreas Mietzsch, BIOCOM AG (Moderation)

16:45 Ausklang der Veranstaltung mit Imbiss und Getränken

Abbildung 1: Veranstaltungsprogramm 2010

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kussiert und stellte biotechnologische Ansätze zur Fixierung und stofflichen Nutzung von CO2 in den Vordergrund. Hierbei wurden unterschiedliche technische Ansätze und auch die jeweiligen Rahmenbedingungen hierfür diskutiert. An der Tagung nahmen 76 Personen teil.

2.3 Dritte Veranstaltung (2013)

Die dritte Folge der Konferenzreihe war zunächst für 2012 geplant. Hierbei sollten nach der ur-sprünglichen Planung die gesellschaftlichen und politischen Aspekte – gerade auch im Rahmen der „Energiewende“ – diskutiert werden. Trotz intensiver Bemühungen auch über Medienpart-nerschaften mit der Publikumspresse gelang es jedoch nicht, eine signifikante Zahl von Teilneh-

Programm

Zeit Titel Referent Seite

9:30 BegrüßungDr. Hans-Christian Schaefer Leiter Referat Biotechnologie Deutsche Bundesstiftung Umwelt

9

9:45 CO2-Nutzung durch biologische ProzesseProf. Dr. Ulrich Schurr Direktor des Inst. für Bio- und Geowissenschaften Forschungszentrum Jülich GmbH

10

10:30 Mikroalgae in BiotechnologyProf. Dr. rer nat. Dr. h.c. Otto Pulz Stellv. GF und Bereichsleiter BiotechnologieIGV Institut für Getreideverarbeitung GmbH

16

Design von Photo-BioreaktorenMag. Martin Mohr Geschäftsführender Gesellschafterecoduna produktions-GmbH

24

Einsatz von Pilotanlagen im Heizkraftwerk Senftenberg

Dr.-Ing. Michael Strzodka Leiter Bereich Ingenieursdienstleistungen ProkuristGMB GmbH

32

Einsatz von Bioreaktorfassaden in Plus-Energie-Häusern

Dr. habil. Martin Kerner GeschäftsführerSSC Strategic Science Consult GmbH

40

12:00 Mittagspause

13:00 Optimierung von Mikroorganismen

Dr. Hartmut Grammel Nachwuchsgruppenleiter FORSYSMax-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme

48

Von natürlicher Biodiversität zu industriellen Designer-Mikroorganismen

Dr. Jürgen Eck Vorstand/CTOBRAIN AG

56

Science-to-Business Center Eco2 –CO2 as building block in chemical industry

Dr. Katina KiepProjektmanagerEvonik Degussa GmbH

58

14:15 Kaffeepause

14:45Investment in Biokraftstoff-Start-ups:Beispiele und Erfahrungen

Dr. Gunter Festel Gründer & CEOFESTEL CAPITAL

60

Das bioliq®-Verfahren zur Gewinnungvon Biokraftstoffen

Dr. Ulrich Arnold Gruppenleiter am Institut für Katalyseforschung und -technologie (IKFT)Karlsruher Institut für Technologien (KIT)

68

Cyanobakterien als solare KraftstofffabrikenDirk Radzinski GeschäftsführerAlgenol Biofuels Switzerland GmbH

76

Biogene Kraftstoffkomponenten –der Rahmen

Dr. Ralf Stöckel Leiter Nachhaltige Entwicklung/Neue EnergienTOTAL Deutschland GmbH

84

16:15 Diskussionsrunde

17:00 Ausklang der Veranstaltung mit Imbiss und Getränken

Abbildung 2: Veranstaltungsprogramm 2011

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mern zu gewinnen. Aus diesem Grund musste auch diese Veranstaltung verschoben werden. Darüber hinaus wurde in Abstimmung mit der DBU das inhaltliche Konzept geändert und klar wissenschaftlich-technisch ausgerichtet (siehe Programm in Abbildung 3). Am 4. Juni 2013 fand die dritte und letzte Folge der Reihe „Vom Treibhausgas zum Wertstoff“ unter dem Titel „Stoffli-che Nutzung von CO2 – neue Lösungsansätze“ im Karlsson am Berliner Gendarmenmarkt statt. Präsentiert wurden biologische und chemische Verfahren, von denen einige bereits in der Praxis angewandt werden, während andere noch in den fürhen Phasen der Forschung sind. Für diese Veranstaltung hatten sich rund 50 Teilnehmer angemeldet.

Programm

Zeit Titel Referent Seite

9:30 BegrüßungDr. Hans-Christian Schaefer Leiter Referat Biotechnologie Deutsche Bundesstiftung Umwelt

7

9:45Industrieller Ansatz zur Nutzung von CO2 als chemischer Grundstoff

Dr. Oliver F.-K. Schlueter Manager Special Projects Bayer Technology Services GmbH

8

CO2-Nutzung durch acetogene Bakterien

Dipl.-Ing. Lisa Puttinger Wissenschaftliche Mitarbeiterin – Innovative EnergiesystemePRofacToR GmbH

10

Power-to-Gas: CO2-Verwertung für Speicherzwecke. Status, Ausblick

Stephan Rieke Leiter VertriebEToGaS GmbH

16

11:00 Kaffeepause

11:30Chemikalien aus CO2? – Ansätze zur Nutzung acetogener Mikroorganismen

Prof. Dr. Dirk Weuster-Botz Leiter des Lehrstuhls für BioverfahrenstechnikTechnische Universität München

24

Mikroalgen in der Praxis: Working in extreme environments

M.Sc. Dominik Winckelmann Wissenschaftlicher MitarbeiterHochschule Bremen

26

Integration der CO2-Fixierung durch Mikroalgen in Prozessketten

Dr. Ulrike Schmid-Staiger Leiterin der arbeitsgrupe algenbiotechnologiefraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik

32

Das duale Verfahren von HF BiotecDr. Steffen Krüger ProkuristHf Biotec Berlin GmbH

40

13:00 Mittagspause

14:00 Succinat-Synthese in Corynebakterien

Prof. Dr. Michael Bott Direktor des Instituts für Bio- und Geowissenschaftenforschungszentrum Jülich

48

Elektrokatalytische Aktivierung von CO2

Prof. Dr. Elias Klemm Leiter des Instituts für Technische chemieUniversität Stuttgart

56

Mikroben-Elektroden-Interaktionen als Werkzeug der Bioökonomie

Prof. Dr. Johannes Gescher Professor für angewandte BiologieKarlsruher Institut für Technologie

58

15:10 Kaffeepause

15:40Neue Katalysatoren für die chemische Aktivierung von CO2

Dr. Thomas Werner NachwuchsgruppenleiterLeibniz-Institut für Katalyse e. V.

66

„New Green Chemistry“: Ein neuer Photosynthese-getriebener Ansatz für die Energiegewinnung

Prof. Dr. Christian Wilhelm Leiter der arbeitsgruppe PflanzenphysiologieUniversität Leipzig

72

16:30 Diskussion und Ausklang der Veranstaltung mit Imbiss und Getränken

Abbildung 3: Veranstaltungsprogramm 2013

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3. beurteilung der Zielerreichung

Als die Veranstaltungsreihe im Jahr 2008 geplant wurde, war das Thema einer Nutzung von CO2 in Tagungen noch nicht in größerem Umfang vertreten. Wichtig war zunächst, zwischen Klima-orientierten Ansätzen einer möglichst umfassenden Beseitigung von CO2 und solchen, die eine stoffliche Nutzung von Kohlendioxid zum Ziel haben, zu differenzieren. Dieser „Ortsbe-stimmung“ diente die erste Veranstaltung dieser Reihe.

Dabei trat klar zutage, dass die biologischen oder chemischen Verfahren zur Fixierung von CO2 und der nachfolgende Aufbau komplexerer Moleküle niemals die derzeitigen CO2-Emissionen quantitativ beseitigen. Vielmehr dienen solche Ansätze dazu, einen Reststoff ohne Wert (oder gar mit negativem Wert) möglichst effizient in ein werthaltiges Produkt umzuwandeln, welches dann als Grundstoff für weitere Synthesen verwendet werden kann. Diese zu dem Zeitpunkt noch selten öffentlich diskutierte Herangehensweise rückte deshalb in den Fokus der Veran-staltungsreihe. Deren Inhalte sind in den Tagungsbänden in der Anlage zu diesem Bericht nach-zulesen.

In den folgenden Jahren wurden allerdings von verschiedenen Anbietern immer mehr Konfe-renzen mit demselben Schwerpunkt durchgeführt, so dass es zunehmend schwieriger wurde, originelle Themen zu finden und Teilnehmer für die Veranstaltungen zu akquirieren. Insofern er-scheint eine Fortführung über den bewilligten Umfang von drei Tagungen hinaus nicht sinnvoll. Gleichwohl waren die drei durchgeführten Veranstaltungen erfolgreich:

| Insgesamt wurden mit den Inhalten mehr als 200 Teilnehmer direkt erreicht.

| Darüber hinaus wurde über den idw sowie durch in der Fachzeitschrift Transkript über die Ta-Darüber hinaus wurde über den idw sowie durch in der Fachzeitschrift Transkript über die Ta-gungen berichtet (Transkript-Artikel in der Anlage).

| Bei den Veranstaltungen waren weitere Pressevertreter vor Ort.

| Hierdurch konnten die wissenschaftlich-technischen Aspekte, deren wirtschaftliche Perspek-tiven sowie auch die Förderziele der DBU der Öffentlichkeit kommuniziert werden.

| Die stoffliche Nutzung von CO2 wurde von allen Referenten übereinstimmend als machbar und prinzipiell sinnvoll dargestellt. Die Bedeutung dieses Themas wird in Zukunft sicherlich noch zunehmen.

Auf Basis der eingereichten Abrechnungen wurden seitens der Verwendungsprüfung der DBU Gesamtkosten in Höhe von 213.134,83 Euro anerkannt. Unter Berücksichtigung der Förderquo-te von 47,48% betrug die Fördersumme somit 101.196,42 Euro.

Berlin, 8. November 2013

BIOCOM AG

Dr. Boris Mannhardt

Prokurist

Anlagen