Veröffentlicht am 14. April 2026
„Carbon Cycling“ – Wie neue Technologien für eine emissionsarme Zukunft sorgen
Der menschengemachte Klimawandel zählt zu den zentralen Herausforderungen der Gegenwart. Eine wesentliche Aufgabe besteht darin, die durch die Industrialisierung und insbesondere die Nutzung fossiler Energieträger veränderten Stoffkreisläufe wieder in ein funktionsfähiges Gleichgewicht zu überführen. Ansatzpunkte hierfür, die am Karlsruher Institut für Technologie anwendungsnah erforscht werden, standen im Mittelpunkt des Thementages „Science for Defossilisation – Technologies for a Low-Emission Future“. Rund 35 Teilnehmende aus Forschung und Industrie traten dabei in den fachlichen Austausch und diskutierten angeregt zu zentralen Fragestellungen.
Politischer Diskurs und Forschungsinfrastrukturen
Prof. Dr. Thomas Hirth, Vizepräsident Transfer und Internationales, eröffnete den Tag mit einer Einordnung des Themas in den politischen Kontext. Er verwies auf die aktuelle politische Lage, die ambitionierten Klimaziele des Bundes und des Landes Baden-Württemberg, sowie die Zielsetzung der Hightech-Agenda der Bundesregierung. Dabei hob er die Forschungsbereiche des KIT hervor, deren Entwicklungen einen bedeutenden technologischen Beitrag zur zukünftigen Defossilierung leisten können. Besonders betonte er die einzigartige Großforschungsinfrastruktur des KIT, die es ermöglicht, Entwicklungen vom Labor über die Pilotphase bis hin zur industriellen Umsetzung zu begleiten – ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer nachhaltigeren Zukunft.
Klassische Chemie für neue Stoffströme
Den ersten Fachvortrag hielt Prof. Dr.-Ing. Jörg Sauer vom Institut für Katalyseforschung und -technologie (IKFT). Er widmete sich dem Thema Katalysatoren, die in der chemischen Industrie eine zentrale Rolle spielen. Katalysatoren ermöglichen die industrielle Umsetzung chemischer Produktionsprozesse, indem sie die Aktivierungsenergie senken und dadurch Reaktionen beschleunigen. Das IKFT verfolgt einen ganzheitlichen Ansatz, der die gesamte Wertschöpfungskette entlang der Herstellung und Anwendung von Katalysatoren abdeckt – von der Entwicklung neuer Katalysatoren bis hin zum Scale-up ihrer Herstellung und Anwendung. Aktuell wird das „Catalyst Development Center“ aufgebaut, das diese Forschung auf innovative Weise vorantreibt und einen besonderen Fokus auf die Automatisierung von Katalysatorherstellung und Ausprüfung legt. Ein Beispiel für den praktischen Einsatz von Katalysatoren ist die Verwendung von Kunststoffen aus Verpackungsmaterialien, die durch Depolymerisierung in Pyrolyseöl umgewandelt werden können. Dieses Öl wird anschließend durch Hydrierung mit Katalysatoren aufbereitet, um Verunreinigungen zu entfernen, bevor es mit petrochemischen Prozessen zu Polymerbausteinen umgewandelt werden kann.
Anschließend sprach Prof. Dr.-Ing. Frederik Scheiff vom Engler-Bunte-Institut und Leiter der Abteilung Vergasungstechnologie am Institut für Technische Chemie (ITC) über die Weiterentwicklung der Synthesegasherstellung. Vergasung ist ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas, einer Mischung aus Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid, das als Ausgangsstoff für die Synthese wichtiger Chemikalien wie Methanol, Dimethlyester oder Kraftstoffe dient. Prof. Dr.-Ing. Frederik Scheiff zeigte auf, wie komplex dieses Verfahren ist und welche Forschungsergebnisse aus dem KIT umgesetzt wurden. In seinem Vortrag beleuchtete er auch die zahlreichen Anknüpfungspunkte, die eine Zusammenarbeit zwischen Industrie und KIT ermöglichen, etwa in den Bereichen Produktanalyse, Flammenstudien und CFD-Spraysimulation.
Vorhandene Ressourcen besser nutzen
Ein weiterer spannender, praktischer Ansatz wurde von Dr.-Ing. Masoud Mahmoudizadeh vom Institut für Mikroverfahrenstechnik (IMVT) präsentiert. Das Institut ist mit seinen Forschungsarbeiten bestrebt, Kohlenstoffdioxid dort einzufangen, wo es bereits konzentriert entsteht. Dr.-Ing. Masoud Mahmoudizadeh stellte ein Konzept vor, bei dem Abluft aus Gebäuden als Punktquelle für CO₂ genutzt werden kann. In Kombination mit nachhaltigen Energiequellen können so auf kleiner Fläche CO₂, Wasserstoff und Sauerstoff produziert werden. Besonders hervorzuheben ist, dass solche Systeme auf vorhandenen Dachflächen installiert werden könnten, was das Konzept noch praktischer und umsetzbarer macht. Das Institut hat bereits ein Rooftop-Lab auf seinem eigenen Gebäude eingerichtet, das als Pilotprojekt dient.
Dr.-Ing. Masoud Mahmoudizadeh führte die Teilnehmenden aus der Industrie zur Pilotanlage im Rooftop-Lab auf dem Dach des Instituts. (Bild: KIT)
Dr.-Ing. Masoud Mahmoudizadeh stellte den Gästen ein Konzept zur CO₂-Abscheidung aus Gebäudeabluft vor, welches durch die Nutzung von Dachflächen eine praktische Lösung für eine nachhaltige Energieproduktion bietet. (Bild: KIT)
Anschließend gaben zwei Impulsvorträge Einblicke in andere innovative Forschungsthemen. Dr. Chaojie Cheng vom Institut für Angewandte Geowissenschaften (AGW) stellte das Potenzial natürlicher Geo-Bioreaktoren vor. Unterirdische Formationen, in denen Mikroben Kohlenstoffdioxid in Methan umwandeln, könnten als riesige, natürliche Reaktoren genutzt werden. Das Institut hat einen „Chip“, bestehend aus Dünnschliffen der realen Gesteine entwickelt, der es ermöglicht, diesen Prozess im Detail zu beobachten und zu verstehen. Im Anschluss präsentierten M.Sc. Jan P. Höffgen und M.Sc. Maureen Denu vom Institut für Massivbau und Baustofftechnologie (IMB) spannende Ansätze zum Recycling von Beton. Sie zeigten zwei Methoden zur Reaktivierung des recycelten Materials: die thermische Aktivierung durch Erhitzen und die Karbonatisierung, bei der Kohlenstoffdioxid und rezyklierte Zementsteinpaste in destilliertes Wasser eingebracht werden. Das Ziel dieser Forschung ist es, CO₂-neutrale Binder zu entwickeln und Beton als CO₂-Senke zu nutzen. Im Rahmen einer Ausstellung konnten die Referierenden das Gezeigte mit den Teilnehmenden im direkten Austausch noch vertiefen.
Dr. Chaojie Cheng vom AGW präsentiert den Gästen seine Forschung zu Geo-Reaktoren in der Ausstellung beim Thementag. (Bild: KIT)
Der Thementag bot genügend Zeit für Networking: Teilnehmende im Gespräch während der Ausstellung. (Bild: KIT)
Mit Posterpräsentation tauscht sich M.Sc. Maureen Denu vom IMB im Foyer des INT mit Industriepartnern aus. (Bild: KIT)
Was tun teilnehmende Unternehmen schon rund um Defossilierung/Carbon Management? Welche Frage rund um diese Themen treiben sie besonders um? – Die Teilnehmenden hatten die Gelegenheit, eigene Impulse und drängende Fragen in einer Umfrage in den Thementag einzubringen. (Bild: KIT)
Prof. Dr.-Ing. Dirk Holtmann vom Instituts für Bio- und Lebensmitteltechnik (BLT) – Abteilung Elektrobiotechnologie gab den Gästen mit seinem Vortrag einen Einblick in die biotechnologische Umwandlung von Kohlenstoffdioxid. Er forscht an der Kombination von Elektrochemie und Biokatalyse, um Prozesslücken zu überwinden und so mit biologischen Methoden zur Defossilierung beizutragen. Laut Prof. Dr.-Ing. Dirk Holtmann sei CO₂ nicht nur ein Problemstoff, sondern ein wertvolles Substrat, das in biologischen Umsetzungsprozessen als Ausgangsstoff für biobasierte Produkte dienen kann. Beispiele aus seiner Forschung umfassen die Kombination von Elektrolyse und Fermentation zur Herstellung komplexer Moleküle sowie die Nutzung von Gasdiffusionselektroden als Plattformtechnologie oder die elektroenzymatische Synthese von Chemikalien zur Herstellung von Methanol.
Vom Abgas zum Hightech Kohlenstoff
Einen weiteren Ansatz präsentierte Prof. Dr.-Ing. Thomas Wetzel vom Institut für Thermische Verfahrenstechnik (TVT) am Ende des Tages. Er verfolgt in der Forschung ein Verfahren, bei dem Methan in Wasserstoff und festen Kohlenstoff umgewandelt wird, die sog. Methanpyrolyse. Dazu wird Methan durch eine Metallschmelze geleitet und thermisch gespalten. Dieser ohne Entstehung von CO₂ produzierte Wasserstoff kann beispielsweise als Treibstoff oder für die Hydrierung in chemischen Prozessen eingesetzt werden, während der Kohlenstoff u.a. als Additiv für Baustoffe, Gusseisen, Gummi oder in Energiespeichern verwendet werden kann. Unter der Leitung von Dr.-Ing. Benjamin Dietrich (TVT) wird in Zusammenarbeit mit dem Karlsruher Flüssigmetalllabor KALLA am Institut für Thermische Energietechnik und Sicherheit (ITES) diese Pyrolysetechnologie durch Kombination mit Abscheide- und Methanisierungsverfahren so weiterentwickelt, dass aus industriellen Abgasen stammendes CO₂ in industriell nutzbaren Kohlenstoff und Sauerstoff zerlegt werden kann. In einer eigens aufgebauten Pilotanlage werden alle Aspekte dieses sog. NECOC-Prozesses, von der Reaktordesign-Optimierung bis hin zur Charakterisierung und Verwertung des Kohlenstoffs, betrachtet.
Der Thementag des KIT Business Clubs hinterließ bei allen Teilnehmenden das Bild, dass eine emissionsarme Zukunft mit kreativen, innovativen und spannenden Ansätzen durchaus realistisch ist. Besonders deutlich wurde, dass sich diese Mammutaufgabe nicht durch eine einzelne Technologie lösen lässt. Erst die Kombination verschiedener Ansätze führt zu robusten und umweltfreundlichen Stoffströmen – im Gegensatz zu Lösungen, die weiterhin auf fossilen Rohstoffen basieren.
Gäste und Mitglieder des KIT Business Clubs erleben hautnah die Forschungsergebnisse während der Führung zu Power-to-X, geleitet von Dr. Gael Corre. (Bild: KIT)
Dr.-Ing. Bernd Zimmerlin führt die Gäste und Industriepartner durch das Carbon-Cycle-Lab. (Bild: KIT)
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