RWTH-Exzellenzcluster: Die Welt der Nachhaltigkeit in Aachen

Von: Axel Borrenkott
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Langer Weg: Unzählige Einzelprozesse sind nötig, um aus Pflanzen wirklich „nachhaltige“ Kraftstoffe zu gewinnen. Foto: Peter Winandy
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„Eine Ehre, hier zu sein“: Paul Anastas, US-Topforscher, spart nicht mit Komplimenten für seine Kollegen an der RWTH. Foto: Andreas Herrmann

Aachen. Auf die große Bühne geht seit Dienstag das Exzellenzcluster der RWTH „Maßgeschneiderte Kraftstoffe aus Biomasse“. Während man in den letzten Jahren vornehmlich den Austausch zwischen RWTH-Forschern und externen Wissenschaftlern im Workshop-Charakter pflegte, findet nun – noch bis morgen – die erste große internationale Konferenz statt, auf der überwiegend Referenten aus anderen Institutionen vortragen.

Berühmte Leute dieser Forscherszene sind darunter, sogar einer mit Kultstatus: Paul Anastas, der „Vater der Grünen Chemie“.

Seit nunmehr sechs Jahren sind 30 Professoren und an die 100 weitere Wissenschaftler, Chemiker, Biologen, Verfahrenstechniker, Maschinenbauer aus 21 Instituten allein an der RWTH damit beschäftigt, den Kraftstoff der Zukunft zu entwickeln. Einen Kraftstoff der sogenannten „dritten Generation“, der zwar aus Pflanzen gewonnen wird, aber aus Teilen, die nicht zur Ernährung gebraucht werden. An diesem Forschungsverbund beteiligt sind neben den TH-Instituten verschiedene Partner, darunter das Aachener Fraunhofer Institut für Molekularbiologie und angewandte Ökologie, das Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim sowie das Öko-Institut.

Vor einem Jahr wurde das durch und durch interdisziplinäre Exzellenzcluster in der zweiten (und letzten) Runde der Exzellenzinitiative „sehr positiv“ bestätigt und es wird nun bis 2017 mit weiteren rund 30 Millionen Euro gefördert. Stefan Pischinger, Leiter des Lehrstuhls für Verbrennungskraftmaschinen, ist Sprecher des Clusters. „Die Mineralölindustrie rennt uns die Türen ein, um von dem Cluster zu profitieren. Da bewegt sich richtig viel“, sagte er im Interview mit dieser Zeitung.

Berater von Clinton und Obama

Geforscht werden muss aber noch lange, 15, vielleicht 20 Jahre kann es dauern, bis ein marktfähiger Kraftstoff aus Lignozellulose entwickelt – und die Verbrennungsmotoren darauf angepasst sein werden. Und dann könnten sogar noch einmal zehn und mehr Jahre vergehen, bis die Industrie diese Entwicklung umsetzt. Auch solche Fragen sind Thema auf dem hochkarätig besetzten dreitägigen Kongress, der neben anderen den Verbrennungskinetiker Charles Westbrook und Tom Welton, Professor für nachhaltige Chemie vom Imperial College London, zu seinen Gästen zählt. Stefan Pischinger: „Besonders stolz sind wir auf die vielen renommierten Vortragenden, die unserer Einladung gefolgt sind.“

Paul Anastas ist der prominenteste unter ihnen. Der 50-Jährige gilt als „Vater der Grünen Chemie“, woraus in mancher Ankündigung auch schon mal der „Gottvater“ wird. Anastas war, unter anderem, Berater von Bill Clinton und war von Präsident Barack Obama 2009 zum wissenschaftlichen Leiter der US-Umweltschutzbehörde EPA berufen worden, derzeit ist er Direktor des Center for Green Chemistry and Green Engineering an der Yale-Universität und bekannt als enthusiastischer Referent für eben die „12 Principles of Green Chemistry“, die er in den 1990er Jahren entwickelte, angestoßen durch einen Forschungsauftrag der US-Regierung. Grundlegend sind die Ideen der Green Chemistry in den Büchern „Benign by design“ (etwa: Schonend durch Gestaltung) 1994 und dann 1998 – zusammen mit John Warner – im Standardwerk Green Chemistry niedergelegt.

Diese zunächst für Forschung und Lehre gedachten Prinzipien sind allesamt noch gültig. Erst gar keinen Abfall zu produzieren statt ihn nachher entsorgen zu müssen, ist das erste Prinzip, Unfallvermeidung das zwölfte. Dazwischen geht es um möglichst sichere, giftfreie, effiziente und Energie sparende Nutzung aller Ressourcen und den Einsatz der dazu nötigen Technologien (www.uni-koeln.de/math-nat-fak/orgchem/ci/de_1f011.htm).

„12 Prinzipien der Grünen Chemie“

„Die Prinzipien der ‚Green Chemistry‘ liefern die Motivation für die grundlegenden wissenschaftlichen Fragestellungen der Arbeit am Exzellenzcluster und auch darüber hinaus in unserer Forschung“, sagt Walter Leitner, Inhaber des Lehrstuhls für Technische Chemie und Petrolchemie und einer der international führenden Forscher auf diesem Gebiet. Im Cluster koordiniert Leitner die Arbeiten zur Umwandlung der Biomasse in Treibstoffe.

Wie bei anderen in der Folge umwälzenden Entwicklungen standen auch bei der Green Chemistry – die treffender eine Chemie der Nachhaltigkeit (Sustainability) meint – am Beginn einfache Beobachtungen und Fragen, wie Paul Anastas im Gespräch mit dieser Zeitung erzählt. Die Grundidee war, sich den kompletten Lebenszyklus von Chemikalien anzusehen und daraus ein Design für den bestmöglichen, am wenigsten schädlichen und sichersten Umgang im gesamten Herstellungsprozess und für die chemischen Produkte selbst zu machen.

„Einzelne Ansätze und Methoden gab es ja schon, das Neue war, es umfassend und systematisch zu beschreiben“, sagt Anastas, und dies aber auf die wesentlichen und kritischen Punkte zu beschränken: „Die Prinzipien sollten ausbalanciert sein, spezifisch genug für die Forschung, aber auch generell für die Umsetzung in der Wirtschaft.“ Zwar ist die Abfallvermeidung das erste Prinzip, doch gibt es keine Rangfolge.

Das Erstaunliche: Der rund 20 Jahre alte Katalog ist heute noch vollständig. Natürlich habe er immer wieder über eine Ergänzung nachgedacht, aber letztlich sei kein weiteres Prinzip nötig. Was längst nicht heißt, dass man heute imstande wäre, alle zu beherrschen. Welches Prinzip bereitet denn die meisten Probleme? „Das vierte ist das härteste, ganz offensichtlich.“

Dabei klingt gerade dieser Grundsatz eher harmlos: Chemikalien sollten möglichst effizient und möglichst wenig toxisch (giftig) sein. „Wie eine Chemikalie mit der Umwelt reagiert, da muss noch die meiste Arbeit geleistet werden.“ Und das bedarf „vor allem der Zusammenarbeit zwischen den Disziplinen“, Biologen, Chemikern, Ingenieuren. Ein erster Hinweis, dass die RWTH eine erstrangige Adresse für solche Forschung ist. In der Wirtschaft sei bislang zwar nur ein kleiner Teil des längst Möglichen geschehen, doch gebe es ein „enormes Engagement“ vor allem bei kleineren Unternehmen und Neugründungen, und „jeder industrielle Sektor ist inzwischen davon berührt“. US-Prognosen rechnen den Umsatz mit Green Chemistry auf 100 Milliarden Dollar in 2020 hoch. Das größte Wachstum sei allerdings in China und Indien zu beobachten.

Von gesetzlichen Vorschriften zur Förderung solcher Nachhaltigkeit, eine eher deutsche Neigung, hält der „grundsätzlich optimistische“ Amerikaner Paul Anastas nicht viel: „Man muss nicht genötigt werden, kreativ zu sein. Die Unternehmen sind einfach deshalb interessiert, weil sie damit mehr Geld machen.“

Noch viel mehr interdisziplinär

Die größten Herausforderungen für die Forschung sieht Anastas einmal darin, die molekulare Ebene noch besser zu verstehen, gerade auch in Bezug auf die Giftigkeit von Chemikalien, sowie darin, das zu überwinden, was er das wissenschaftlich „reduzierte Denken“ nennt. „Wir müssen noch viel besser verstehen, wie die Systeme miteinander interagieren“, was auch bedeute, „kooperativer zu arbeiten“.

Von dieser Forderung ist es nur noch einen Katzensprung zur Bedeutung, die der US-Topwissenschaftler der RWTH Aachen und namentlich ihrem Bio-Exzellenzcluster beimisst: „Most important“ sei dieses Cluster, sagt Anastas spontan, dessen umgängliche Art so gar nicht zum Medien-Titel „Champion der Nachhaltigkeits-Wissenschaft“ passt. Doch von wem möchte man in Aachen lieber Sätze notieren als diesen: „This cluster is a model for the rest of the world.“ Für den Rest der Welt: Mehr kann man nun wirklich nicht wollen.

Und es ist fraglos hoch willkommen hier, wenn ein Repräsentant einer der berühmtesten Universitäten der Welt – Yale – den Aachener Kollegen bescheinigt, dass sie mit ihrem markenträchtigen Konzept der interdisziplinären Forschung, namentlich zwischen Ingenieuren und Naturwissenschaftlern, sowie der „collaboration“ mit der Industrie goldrichtig liegen.

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