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forschung BLICK 03 - 008 Daran wird die Menschheit nicht sterben Erdöl und Erdgas gehen in absehbarer Zeit zur Neige. Was das Ende der fossilen Brennstoffe bedeutet, lässt sich schon jetzt an der Zapfsäule, auf der Nebenkostenabrechnung oder beim Flugticket ablesen. Wenig ist allerdings davon zu hören, wie große Industriezweige ohne ihren Hauptrohstoff in Zukunft funktionieren werden. Ist die moderne Kunststoff- und Pharma-Industrie in einem öllosen Zeitalter eigentlich noch denkbar? Schock an der Zapfsäule – Der große Schreck bei der Heizkostenabrechnung – Rohölpreis auf neuem Rekordhoch. Angesichts dieser Schlagzeilen aus den vergangenen Wochen dürfte sich die Tatsache, dass die Erdöl- und Erdgasreserven in absehbarer Zeit erschöpft sein werden, inzwischen auch bis zum letzten SUV-Fahrer herumgesprochen haben. Welche Konsequenzen das Versiegen der fossilen Brennstoffe für die Menschheit hat, wird vor allem unter zwei Aspektendiskutiert: Wo - mit w e r - den wir in Zukunft unsere Wohnungen heizen? Und, weitaus dringlicher: Wird eine Tankfüllung Super bald nur noch für Reiche erschwinglich sein – vom Flug nach Mallorca ganz zu schweigen? Noch nicht ins allgemeine Bewusstsein scheint die Frage gerückt zu sein: Was passiert eigentlich mit der Wirtschaft, insbesondere der Kunststoff- und der Pharma-Industrie, deren Produkte größtenteils auf Erdöl basieren und die sich in unserem Alltag so breit gemacht haben, wenn deren Grundstoff verbraucht ist? Keine Sportbekleidung aus Polyester mehr? Kein Lack für das neue Auto? Kein Computergehäuse aus Plastik, kein Infusionsbesteck aus Kunststoff, keine Salben, Cremes, Medikamente? Ist das überhaupt denkbar: eine Zukunft, aus der fossile Brennstoffe und die daraus entwickelten Produkte verschwunden sind? Zeit, einen Experten um Rat zu fragen. Frank Würthner, Inhaber des Lehrstuhls für Organische Chemie II an der <strong>Universität</strong> <strong>Würzburg</strong>, müsste es eigentlich wissen. Seit geraumer Zeit forscht er auf einem Gebiet, das seine steigende Attraktivität ebenfalls zu einem bedeutenden Teil dem Höhenflug des Ölpreises verdankt: der Entwicklung von Materialien für die organische Photovoltaik. Würthner und seine Mitarbeiter arbeiten daran, den Photosyntheseapparat der Natur nachzubauen und – wenn möglich – zu optimieren, um so aus Sonnenlicht Energie zu gewinnen. Hat er damit vielleicht bereits die Lösung für die Probleme der „Post- E r d ö l - Ära“? (Foto: disegno/www.pixelio.de) „Nein, s o w e i t sind wir leider noch nicht“, lacht Würthner. „Unsere Grundlagenforschung zur lichtgetriebenen Brennstofferzeugung steht noch ganz am Anfang. Und mit Strom aus Photovoltaik allein werden wir unsere Gesellschaft auch nicht zufrieden stellen können.“ Um beispielsweise ein Flugzeug über eine lange Strecke in der Luft zu halten, brauche es auch in Zukunft einen chemischen Brennstoff
mit hoher Energiedichte; Elektrizität reiche dafür nicht aus. Außerdem sei unsere Industrie derzeit auf Erdöl als Rohstoff angewiesen, so der Chemiker. Exemplarisch zeige sich dies an einem Verbundstandort, wie ihn der Chemie- Riese BASF in Ludwigshafen betreibt. Dort wird das Erdöl in seine einzelnen Bestandteile zerlegt, die dann in spezialisierte Fabriken fließen, wo sie als Bausteine für weitere Chemikalien dienen. „Dieser Veredelungsprozess verzweigt sich wie ein Baum über das gesamte Gelände“, sagt Würthner. Und das hat ein Ende, wenn die letzten Lagerstätten für Erdöl und Erdgas ausgeschöpft sind? „Nein, technisch existieren noch andere Wege, um an den Rohstoff zu gelangen“, so Würthner. Eine Möglichkeit bilde die Verflüssigung von Steinkohle. Das Verfahren dazu hat der deutsche Chemiker Friedrich Bergius bereits 1913 entwickelt; 1931 erhielt er dafür den Chemie- Nobelpreis. Aus einer Mischung von Steinkohle und Schweröl konnte Bergius Kraftstoffe wie Benzin und Diesel, aber auch Gase wie Methan und Ethan produzieren. Auch wenn die chemische Industrie Deutschlands dieses und ein ähnliches Verfahren in den 20er-Jahren zur großtechnischen Reife entwickelte, konnten sich die Methoden doch nicht durchsetzen. Erdöl war einfach über Jahrzehnte hinweg sehr viel billiger. „Das ändert sich natürlich momentan“, sagt Würthner. Steigt der Preis für Rohöl in dem Tempo weiter wie zurzeit, sei schnell ein Wert erreicht, an dem die Kohleverflüssigung wirtschaftlich konkurrenzfähig wird. Länder wie Südafrika setzen diese Technologie bereits ein; dort wird Kohle schon seit langer Zeit in großem Stil und vergleichsweise günstig im Tagebau abgebaut und verflüssigt, und auch China beschäftigt sich mittlerweile mit dem Einsatz dieser Technologie. Große Freude bereitet der Sprit aus Kohle dem Chemiker allerdings nicht. „Zum einen ist der Energiegewinn im Vergleich zum Erdöl deutlich geringer“, so Würthner. Zum anderen – und viel bedeutender: „Dabei werden große Mengen an CO 2 freigesetzt.“ Für die Umwelt wäre die Ausweitung dieser Methode also ein denkbar schlechter Weg. Immerhin: Der Einsatz von Kohle könnte das Ende der fossilen Ener- BLICK 03 - 008 Frank Würthner ist Inhaber des Lehrstuhls II am Institut für Organische Chemie. Eines seiner Forschungsgebiete ist die organische Photovoltaik. (Foto Gunnar Bartsch) gieträger um etwa 100 Jahre hinauszögern, schätzt Würthner. 100 Jahre – ist das genug für die Suche nach einem Ersatz für die Allzweckwaffe Erdöl? „100 Jahre sind viel Zeit. Das reicht, um Lösungen zu finden“, ist sich der Wissenschaftler sicher. Und wenn dem Gesprächspartner die Phantasie dafür fehlt, fragt er rhetorisch zurück: „Hätte sich 1908 jemand vorstellen können, wie wir heute leben würden? Ganz sicher Nein!“. Schließlich habe es damals so gut wie keine der Errungenschaften gegeben, die unser modernes Leben so angenehm machen und um deren Fortbestand wir uns jetzt sorgen. Die Natur ist das große Vorbild Den Weg in die Zukunft glaubt Würthner zu kennen: „Die Natur demonstriert uns, wie es geht.“ So ist Erdöl für den Chemiker auch nichts anderes als eine Verbindung von Kohlen- und Wasserstoff, zu der sich Alternativen wie Ethanol oder Methanol anbieten. „Wenn also die Natur mit Hilfe von Sonnenlicht in der Lage ist, energiereiche Stoffe wie die Kohlenhydrate in Form von Zuckern und Zellulose zu produzieren, so sollten wir Chemiker auch Wege finden, dies in einem photokatalytischen Prozess zu tun. Alternativ könnten auch so genannte nachwachsende Rohstoffe, zum Beispiel Bioethanol aus Zellulose, zum Einsatz kommen. Die Natur ist schon immer ein Produzent von Materialien gewesen, die wir nutzen können“, sagt Würthner. Ob damit allerdings auch in Zukunft ein Flug nach London für 29 Euro möglich sein wird, daran sind Zweifel erlaubt. Zurück zum Erdöl als Ausgangspunkt vieler heute in großen Mengen eingesetzter Substanzen: Müssen wir uns keine Sorgen machen, dass eines Tages „unsere Kinder lebensnotwendige Medikamente auf Erdölbasis bräuchten, und es die aber nicht mehr gibt“, wie in einem Internet-Blog zu lesen ist? „Nein, daran wird die Menschheit nicht sterben“, sagt Würthner zuversichtlich. Denn für solche Produkte werde es immer Rohstoffe in ausreichender Menge geben – Erdöl sei nicht zwingend notwendig. Sorgen macht dem Wissenschaftler ein ganz anderer Aspekt: „Bis es soweit ist, dass wir fossile Brennstoffe durch einen alternativen biologisch oder chemisch erzeugten Brennstoff ersetzen können, werden wir unseren Planeten wahrscheinlich schon maximal ausgebeutet haben.“ Schließlich sei nicht zu erwarten, dass die Menschen ihren Ausstoß an CO 2 in absehbarer Zeit deutlich reduzieren werden. Und für das Problem der Atmosphärenbelastung, so Würthner, seien die Szenarien der Fachleute alles andere als entspannend. Gunnar Bartsch forschung
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