Polyurethan-Hartschaum aus Kohlendioxid?

(22.2.2021) Nachhaltigere, CO₂-basierte Materialien für den Bausektor könnten mittelfristig Realität werden. So arbeitet beispielsweise Covestro seit 2016 gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Entwicklung im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundvorhabens „DreamResource“ (FKZ 033RC002) an der Erforschung von neuen, umweltfreundlicheren Polyolen, die u.a. in Form von Polyurethan-Dämmstoffen eingesetzt werden könnten. Nun wurde ein erster Prototyp einer Dämmplatte gemeinsam mit dem Projektpartner Puren entwickelt, der die neuartigen Polyole basierend auf herkömmlichen Ethylenoxiden und CO₂ enthält. Damit ist Covestro eine entscheidende Weiterentwicklung seiner CO₂-Technologie für einen besonders wichtigen Teil der klimarelevanten Bauindustrie gelungen.

Sucheta Govil, Chief Commercial Officer bei Covestro, erinnert daran, dass Gebäude für einen großen Teil des globalen Energieverbrauchs und der Treibhausgasemissionen verantwortlich sind: „Umso wichtiger ist es für uns, einen Teil zur Kreislaufwirtschaft beizutragen und das Dämmen zukünftig noch nachhaltiger und effizienter zu gestalten. Unser Ziel ist es, die Nutzung fossiler Brennstoffe zu beenden und unsere Produktionsprozesse zukunftsfähiger zu machen.“

Übrigens: Mit Hilfe der CO₂-Technologie stellt Covestro bereits das CO₂-basierte Vorprodukt Cardyon her, das zur Herstellung von Matratzen, Sportböden, Textilfasern und Schaumstoffen für den Fahrzeuginnenraum genutzt wird.

Neuer, erfolgversprechender Ansatz

Covestro ist es eigenen Angaben nun gelungen, das Erdöl-Derivat Ethylenoxid mit CO₂ in einer chemischen Reaktion erst zu Polyolen und schließlich zu Polyurethan-Hart­schaum zu verbinden. Bis zu 20% der erdölbasierten Rohstoffe sollen so in Zukunft ersetzt werden. „Mit der Entwicklung dieser Materialien geben wir dem Treibhausgas CO₂ einen neuen Verwendungszweck mit vielseitigen Einsatzmöglichkeiten“, freut sich Dr. Christoph Gürtler, Head of Catalysis and Technology bei Covestro.

Gemeinsam mit den Industriepartnern Puren, BYK-Chemie und PSS Polymer Standard Service wurden nicht nur vielfältige Anwendungsgebiete untersucht, sondern auch neue Analysemethoden der CO₂-basierten Materialien entwickelt. Mit der RWTH Aachen und der Technischen Universität Berlin wurde neben der tiefreichenden Charakterisierung der neuartigen Materialien auch das ökologische und ökonomische Potential dieser erweiterten CO₂-Technologie untersucht. „Die Ergebnisse von DreamResource zeigen sehr deutlich die vielfältigen Möglichkeiten, die sich aus der Nutzung von CO₂ als Grundbaustein für Polyole ergeben, um verschiedenste Arten von Polyurethanen herzustellen. Das Zusammenspiel von Wirtschaft und Wissenschaft spielt auf diesem innovativen Gebiet eine essentielle Rolle“, so Dennis Krämer, Projektleiter für nationale und internationale Forschungsprojekte für CO₂-Nutzung der DECHEMA e.V.

Vielseitig einsetzbare und zukunftsfähige Dämmstoffe

„Diese erneute Erweiterung der Produktpalette gibt enormen Spielraum“, erwartet Dr. Gürtler: Durch die vielversprechende Kombination von Ethylenoxid und CO₂ könnten neben dem CO₂-basierten Polyurethan-Hartschaum, der beispielsweise in Dämmplatten für Gebäude eingesetzt werden, auch oberflächenaktive Substanzen über diese neue Route hergestellt werden.

Zur Erinnerung: Die am Bodensee ansässige Puren GmbH gehört zu den Pionieren der Polyurethan-Hartschaum-Technologie und untersuchte in diesem Forschungsprojekt den Einsatz der CO₂-Polyole im Hartschaumsegment - siehe auch Beitrag „PU-Dämmstoffpionier Puren wird 50 Jahre jung“ vom 3.6.2018.

Nach über drei Jahren gemeinsamer Forschung im Verbundvorhaben konnten über 400 kg des CO₂-basierten Polyols an Puren ausgeliefert und dort weiterverarbeitet werden. „Diese ersten Hartschaumdämmplatten unter Verwendung eines CO₂-basierten Hartschaumpolyols sind normkonform und in den wesentlichen technischen Spezifikationen bereits mit dem Marktstandard vergleichbar. In weiterer Zusammenarbeit planen wir, weitere Prototypen herzustellen und die Eigenschaften zu verbessern, um so der Nutzung von CO₂ als alternativem Rohstoff in Hartschaumdämmplatten einen großen Schritt näher zu kommen und eine zügige Fertigentwicklung zur Marktreife sicherzustellen“, so Puren-Geschäftsführer Dr. Andreas Huther. In Zukunft könne dank dieser erfolgreichen Zusammenarbeit CO₂ als alternativer Rohstoff Einzug in den Hartschaumbereich halten.

Weitere Informationen zu CO₂-basierten Polyurethan-Dämmstoffen können per E-Mail an Puren angefordert werden.