Die in Zug, Schweiz, ansässige Werner Siemens-Stiftung, kurz WSS, lobte anlässlich ihres 100järigen Bestehens einen Ideenwettbewerb aus. Den konnte ein Team der RWTH Aachen für sich entscheiden. Das 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.

Mit den umgerechnet rund 93 Millionen Euro werden die Forschenden der RWTH Aachen und dem Forschungszentrum Jülich 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.«

Erster Fokus auf Kunststoffe

Der Fokus von »catalaix“ liegt zunächst auf dem Kunststoffsektor. Jährlich werden weltweit 400 Millionen Tonnen Plastik produziert, bis 2050 könnten es 16 Gigatonnen sein – so viel wiegen alle Menschen, Tiere und Pilze auf der Erde zusammen. Derzeit werden nur neun Prozent aller Kunststoffe recycelt, wie zum Beispiel PET-Flaschen, die zerkleinert und zu neuen PET-Flaschen geformt werden. Solche eindimensionalen Kreisläufe sind jedoch für einen ganzheitlichen Ansatz nicht geeignet, so 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.

Ihre Idee geht jedoch über einzelne und isolierte Stoffkreisläufe hinaus. Sie planen, die Kreislaufwirtschaft nach dem ‚Open-Loop-Prinzip‘ weiterzuentwickeln. Das bedeutet: Die molekularen Bausteine, die durch das Recycling entstehen, sind vielseitig einsetzbar und können je nach Bedarf in andere Wertschöpfungsketten und Materialkreisläufe eingespeist werden. Dadurch wird die Grundlage für eine flexible, mehrdimensionale Kreislaufwirtschaft geschaffen.

Jürgen Klankermayer und Regina Palkovits werden dabei vom Kernteam bestehend aus Professor Lars Blank (Lehrstuhl für Angewandte Mikrobiologie), Professor Alexander Mitsos (Lehrstuhl für Systemverfahrenstechnik) und Professorin Grit Walther (Lehrstuhl für Operations Management) unterstützt. Das »catalaix«-Team besteht aus zwölf weiteren Professorinnen und Professoren der RWTH und dem FZJ, um die Komplexität der Problemstellung von der Katalyse über den Prozess bis hin zur Systembetrachtung abzudecken.

Die Werner Siemens-Stiftung fördert langfristige und gut ausgestattete wissenschaftliche Projekte und finanziert mit »catalaix« ihr bisher größtes Forschungsvorhaben. »Zum Jubiläum möchten wir ein besonderes Projekt starten und damit einen Beitrag zu einem nachhaltigen Umgang mit den Ressourcen unseres Planeten leisten«, sagte der Stiftungsrats-Obmann Dr. Hubert Keiber. »Wir sind überzeugt, dass uns das mit der Unterstützung des Projekts 'catalaix' gelingt.«