Deutschland hat sich im Hinblick auf die Minderung von Treibhausgasemissionen ehrgeizige Ziele gesetzt, die sich auch mit den Beschlüssen der UN-Klimakonferenz von Paris decken. Voraussichtlich werden jedoch bereits die ursprünglich für 2020 gesteckten Ziele verfehlt. Daraus ist abzuleiten, dass bisherige Bemühungen der Energiewende noch nicht ausreichend sind und neue Ansätze gefunden werden müssen.

Während für den Energie- und Mobilitätssektor bereits valide Konzepte demonstriert und implementiert wurden, basieren viele industrielle Prozesse auf Kohlenstoff als Teil der Prozesskette, womit ein Ausstoß von CO2 als Nebenprodukt einhergeht.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit Ansätzen industrielle Prozesse nachhaltig CO2-frei zu gestalten. Zwei Ansätze, die Substitution von Kohlenstoff in der Prozesskette (CDA) und die Nutzung von CO2 als Rohstoff für die Synthese von Wertstoffen, werden dazu anhand von Beispielprozessen gegenübergestellt und sowohl technisch als auch sozio-ökonomisch verglichen.

Durch eine enge Zusammenarbeit mit Projektpartnern aus der Industrie kann auf einen umfangreichen Datensatz zu den Prozessen zurückgegriffen werden. Außerdem werden neuartige Prozessstufen im Labormaßstab implementiert, um deren Verhalten zu analysieren. Aufbauend auf diesen Daten können physikalische und empirische Modelle entworfen und in einer Prozesssimulationsumgebung implementiert werden. Dadurch bieten die Prozessmodelle einen Detailgrad, der den Stand der Technik signifikant übertrifft und somit eine belastbare quantitative Beurteilung zulässt.