Lindau 2017

Schöner qualmen

Von Uta Bilow
 - 15:54
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Seit etwa 30 Jahren subsummiert man die Bemühungen, chemische Prozesse und Umweltschutz unter einen Hut zu bekommen, unter dem Begriff „Grüne Chemie“. Auch auf der diesjährigen 67. Nobelpreisträgertagung in Lindau, die vom 25. bis 30. Juni dem Thema Chemie gewidmet war, gehörte der Terminus zu den Schlüsselbegriffen. Die Branche sucht damit den gesellschaftlichen Dialog, auch politische Akzeptanz.

In Forschungslabors und in Produktionsanlagen haben sich deshalb Prinzipien etabliert, die auf vielerlei Wegen einem gesteigerten Umweltbewusstsein Rechnung tragen und eine nachhaltige Chemie ermöglichen sollen. Dazu gehört nicht nur die Vermeidung von Schadstoffen und Abfällen sowie deren sachgerechte Entsorgung, sondern auch die sparsame Verwendung Einsatz von Rohstoffen und Energie, die Umstellung auf nachwachsende Ressourcen sowie ein Blick auf mögliche Risiken eines Produkts und dessen Produktion.

12 Schritte zur umweltschonenden Chemie

Blickt man in der Geschichte ein halbes Jahrhundert zurück, war die Chemie damals alles andere als grün. Auf Flüssen und Seen türmten sich Schaumberge, giftige Abfälle gelangten in Erdreich und Gewässer, und breite Landstriche wurden mit Insektiziden überzogen, bis die Biologin Rachel Carson in ihrem Buch „Der stumme Frühling“ die Auswirkungen des sorglosen DDT-Gebrauchs auf die Natur anprangerte. Ein Umdenken setzte ein. Anfangs ging es vor allem darum, verschmutzte Bereiche zu sanieren und den Gebrauch toxischer Stoffe einzudämmen.

Bald aber rückten Vorsorge und Vermeidung verstärkt in den Fokus, und Mitarbeiter der amerikanischen Umweltbehörde EPA prägten dafür den Begriff „Grüne Chemie“. In einem weltweit beachteten 12-Punkte-Papier wurden die Prinzipien einer umweltverträglichen Chemie veröffentlicht – eine Philosophie, die seither für Industrie und akademische Forschung beständig an Bedeutung gewonnen hat. Fachjournale wurden gegründet, Konferenzen abgehalten, entsprechende Lehrstühle eingerichtet und Studieninhalte verankert.

Nobelpreise für Grüne Chemie

An Popularität gewann die „Grüne Chemie“ nicht zuletzt auch durch die Vergabe der Chemie-Nobelpreise in den Jahren 2001 und 2005. Im Jahr 2001 erhielten drei Chemiker die Auszeichnung für ihre Arbeiten zu chiralen Katalysatoren. Sie hatten erkundet, wie man mit speziellen Übergangsmetall-Verbindungen chemische Reaktionen in eine gewünschte Richtung lenken kann, so dass von zwei möglichen, zueinander spiegelbildlichen Produkten nur eine Form entsteht. Dank der Katalysatoren bilden sich gar nicht erst Nebenprodukte, die aufwändig abgetrennt und entsorgt werden müssen. Wichtig sind diese Katalysatoren für die Herstellung von Medikamenten und anderen komplex aufgebauten Molekülen wie Pflanzenschutzmittel oder Duftstoffe.

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Nur vier Jahre später gab es abermals den Nobelpreis für Forschungsarbeiten, die die Prinzipien der „Grünen Chemie“ beherzigen. Die drei Laureaten forschten auf dem Gebiet der Metathese, einer Reaktion, die aus der organischen Synthesechemie nicht mehr weg zu denken ist. Mit der Metathese (griechisch für Umstellung) lassen sich Doppelbindungen zwischen Kohlenstoffatom brechen und neu knüpfen – auf atomarer Ebene ergibt sich das Bild eines Reigens mit Partnerwechsel. Wiederum werden Nebenprodukte sowie Abfälle vermieden und Ressourcen geschont. Auch zeigt sich bei der Metathese ein wichtiges Prinzip der „Grünen Chemie“: die Atomökonomie. Sie ist ein Maß dafür, wie viele Atome eines Ausgangsstoffe in ein Produkt überführt werden. Sie sollte möglichst hoch sein.

Weg vom giftigen Lösungsmittel

Für eine „Grüne Chemie“ gibt es heute vielfältige Ansatzpunkte. So sucht man nach Wegen, den Ausstoß an Kohlendioxid zu senken oder sogar nach Möglichkeiten, das Gas als Rohstoff zu nutzen und wieder chemisch zu binden. Bei der Bayer-Tochter Covestro in Dormagen wird beispielsweise Kohlendioxid in Polyole eingebaut, aus denen Schaumstoffe für Polstermöbel und Autoteile entstehen. Entsprechende Katalysatoren wurden in Kooperation mit der RWTH Aachen entwickelt. Solche Reaktionen helfen auch, die Abhängigkeit vom Erdöl, dem Rohstoff Nummer 1 für die Chemieindustrie, zu senken.

Daneben gibt es eine Vielzahl an neuen Ausgangsstoffen und Verfahren. Inhaltsstoffe von Holz und andere nachwachsende Rohstoffe etwa, die im Idealfall in einer Bioraffinerie zu einer ganzen Palette von Produkten verarbeitet werden. Auch bei Lösungsmitteln besteht Reformbedarf. Viele heute genutzte Lösungsmittel sind brennbar oder giftig, und man muss sie nach der Verwendung entsorgen oder wiederaufbereiten. Daher suchen Wissenschaft und Industrie nach Alternativen, sei es Einsparung, Vermeidung oder Ersatz etwa durch Wasser oder überkritisches Kohlendioxid.

In der vergangenen Woche wurden in den Vereinigten Staaten die diesjährigen EPA-Preise des „Green Chemistry Challenge“ vergeben. Ein antiviraler Wirkstoff, der in klinischen Studien erfolgversprechend getestet wurde, kann nach einem neuen Verfahren so hergestellt werden, dass deutlich weniger Abfallstoffe entstehen. Ebenso gibt es für das Peptid Etelcalcetide, das bei Niereninsuffizienz eingesetzt wird, einen neuen Herstellungsprozess, der deutlich effizienter ist und zudem weniger Wasser und Lösungsmittel verbraucht. Andere Forscher haben eine alternative und ungiftige Polymerbeschichtung für Thermopapier entwickelt. Thermopapier wird für Kassenzettel verwendet und enthält häufig gesundheitsschädliches Bisphenol A.

Die Beschichtung enthält anstelle der Chemikalie winzige Luftpolster. Unter Druck zerplatzen die Blasen, es entsteht ein Bild, das auf Unterschieden im Brechungsindex basiert. Ausgezeichnet wurde auch ein Verfahren, Seltene Erdmetalle mit maßgeschneiderten Liganden beim Recycling abzutrennen. Die Liste der ausgezeichneten Innovationen zeigt, wie kreativ wenigstens die Wissenschaftler im Labor sind, wenn es um die Realisierung grüner Chemie geht.

Quelle: F.A.Z.
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