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Süddeutsche Zeitung vom 07.01.2003
 
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Die Grüne Chemie
Forscher planen eine radikale Abkehr von den klassischen Produktionsprozessen

Süddeutsche Zeitung vom 07.01.2003

Von Holger Wormer
Seveso, Norditalien, 10. Juli 1976: Aus einem Reaktor der Roche-Tochterfirma Icmesa entweichen mehrere Kilogramm eines hochgiftigen Dioxins. 450 Menschen erleiden Verätzungen, viele Frauen brechen aus Angst vor Missbildungen ihre Schwangerschaft ab. Über Langzeitfolgen wie Krebs gibt es keine genauen Zahlen. Bhopal, Indien, 3. Dezember 1984: Aus einer Fabrik für Pflanzenschutzmittel der Firma Union Carbide entweicht eine Methyl-Isocyanat-Wolke. Nach offiziellen Angaben sterben 3800 Menschen, andere Schätzungen gehen von 20 000 Opfern aus. "Die Menschen starben wie die Fliegen", titelt eine Zeitung. Basel, Schweiz, 1. November 1986: Die Lagerhalle 956 der Sandoz AG geht in Flammen auf. Brennende Pestizide und Düngemittel steigen als gigantische Giftwolken in den Himmel oder fließen mit blutrot gefärbtem Löschwasser in den Rhein. Die Folge: Ein Massensterben von Fischen und Kleinlebewesen.
Diese drei Unfälle veränderten die Chemie radikal. Sie führten zu strengeren Gesetzen, und Unternehmen entdeckten Umweltschutz als Firmenphilosophie. Bis heute muss die chemische Industrie an ihrem Image polieren; das nun vom Forschungsministerium ausgerufene "Jahr der Chemie" dürfte dabei helfen. Doch viele Chemiker geben sich nicht mehr zufrieden mit bisherigen Umweltschutzmaßnahmen und Imagebroschüren. Sie planen die nächste radikale Reform ihres Fachs. Und die klingt wie ein Widerspruch in sich: Sie fordern die "Grüne Chemie" (1).
Dabei geht es nicht mehr nur um Gesetze, sicherere Anlagen und Emissionen aus Schornsteinen. Vielmehr sollen ganze Industriezweige bis ins Kleinste auf ihre Schadstoffbilanz und Risiken durchleuchtet werden. "Die Chemie wird sich schon bei den Basis-Chemikalien umordnen müssen", sagt Jürgen Metzger von der Universität Oldenburg.
Die Vision stammt nicht von einer Handvoll Öko-Spinnern, sondern folgt aus der Rio-Deklaration und der Agenda 21. "Um eine bessere Lebensqualität zu erlangen, sollen die Staaten nicht nachhaltige Produktions- und Verbrauchsstrukturen abbauen", heißt es dort. Die Wissenschaft soll sich mit schonender Ressourcennutzung befassen (2). "Dies gilt auch für die Chemie, wenngleich das dort noch wenig wahrgenommen wird", so Metzger.
Dass sich Grundsätzliches ändern muss zur "Begrünung" des Fachs, zeigt eine US-Studie des Energie- und Umweltprofils der Chemie-Industrie (3). Demnach ist der Energieverbrauch pro Produktionseinheit von 1974 bis 1988 um 40 Prozent gesunken. Seither kommt man kaum voran beim Energiesparen. Insgesamt stieg der Verbrauch durch höhere Produktion um 80 Prozent. Auch beim Verband der Chemischen Industrie räumt man ein, dass "Verbesserungen beim erreichten hohen Umweltschutzniveau in Deutschland nur noch mit großen Aufwand erreichbar" sind (4).
Ohne "Aufwand", also die Entwicklung neuer Fabriken, bleiben die Rio-Ziele Utopie. Wie "grün" ein Produktionsprozess ist, lässt sich indes nur mit vielen Fragen klären: Wie viel Energie, Wasser und Rohstoffe werden verbraucht? Wie viel Abfall entsteht? Wie schädlich sind Rohstoffe, Lösungsmittel, Katalysatoren, Zwischen- und Endprodukte? Wie sieht die Ökobilanz der Anwendung aus?
Ein Weg, um Herstellungsprozesse zu vergleichen, ist der "Umweltfaktor" des Briten Roger Sheldon. Er beschreibt die Menge Abfall pro Kilogramm Produkt. Gleichzeitig wird der Abfall nach Gefährlichkeit gewichtet. Das Problem: Für über 99 Prozent seit langem eingesetzter Chemikalien ist kaum bekannt, wie gefährlich sie sind. Das will die EU-Kommission mit einem Chemikalien-Weißbuch zur Risikobewertung ändern (SZ, 21.11.2001). Doch die Industrie ist dagegen und warnt vor dem Verlust von Millionen Arbeitsplätzen.
Doch viele halten das für pure Politik. Selbst die Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) stellte fest, dass die EU-Vorschläge - richtig umgesetzt - sogar einen "Innovationsschub" bewirken können, der auch die Umsetzung der Rio- Ziele voranbringt. Denn in der EU ist bisher nur für neue Stoffe eine Gefahren-Prüfung vorgeschrieben. "Mit der Folge, dass Firmen lieber weiter auf alte Chemikalien zurückgreifen", so Metzger.

Wie sehr man ohne sorgfältige Risikobewertung einer Substanz daneben liegen kann, zeigt die Geschichte: So entpuppten sich die unbrennbaren und für Menschen offenbar unschädlichen Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe (FCKW) aus Spraydosen später als Ozonkiller. Und DDT, einst mit Fotos von Müttern beworben, die das Insektizid direkt neben der Baby-Wiege versprühten, reicherte sich auf fatale Weise in der Umwelt an. "Heute muss das Stoff-Design so sein, dass sich auch das Endprodukt nirgendwo ansammelt", sagt Metzger. "Man darf nicht erwarten, dass sich die Mikroorganismen in der Umwelt schon an das Zeug gewöhnen werden."
Doch obwohl die Daten über viele Chemikalien auf sich warten lassen, können Risiken für Mensch und Umwelt mit Ansätzen der Grünen Chemie gesenkt werden. Einiges davon setzt die Industrie (schon aus Kostengründen) längst um: So versucht man, Abfallprodukte aus einem Herstellungsprozess anschließend als Rohstoffe für ein anderes Produkt zu verwenden. Noch besser sind Synthesewege, bei denen erst gar kein Abfall entsteht. Grüne Chemiker hoffen hier auch auf biotechnologische Verfahren, bei denen genveränderte Mikroben gezielt ein Produkt herstellen. Der klassische Weg, um Energie zu sparen und Abfall zu reduzieren, sind bessere Katalysatoren. Sie helfen Substanzen, leichter und bei niedrigerer Temperatur zu reagieren. Bisher aber gibt es kaum Projekte, die einen gezielten Entwicklungsprozess von der grünen Idee im Labor zum kommerziellen Chemiewerk komplett durchlaufen haben. Zu jung ist das Konzept der Grünen Chemie, das vor rund zehn Jahren erstmals aufkam. Generell dauert es meist länger als ein Jahrzehnt, neue Prozesse zu entwickeln.
Wie solche Prozesse aussehen können, zeigt ein Projekt in Großbritannien. Wissenschaftler der Universität Nottingham haben dort zusammen mit Industriekollegen eine 1000-Tonnen-Produktionsanlage nach ökologischen Kriterien entwickelt. Der Vorteil: Statt schädlicher, oft chlorhaltiger Lösungsmittel verwenden die Chemiker ungiftiges Kohlendioxid (CO2), das unter Druck verflüssigt wird.
Auch andere Forschergruppen wollen mit CO2 Lösungsmittel ersetzen, die die Umwelt stark belasten (5). "Immerhin wird flüssiges Kohlendioxid schon seit 20 Jahren bei der Entkoffeinierung von Kaffee oder zur Extraktion von Gewürzen eingesetzt", sagt Jürgen Metzger. Längst kann CO2 auch chlorhaltige Mittel in Reinigungen ersetzen. Die Umstellung von Industrie-Prozessen auf alternative Lösungsmittel ist aufwändiger. Viele Forscher versuchen sogar, ganz ohne Lösungsmittel auszukommen. Was bei Pulverlackierungen funktioniert, erproben sie für Reaktionen in der organischen Chemie. "Dabei wurde das bis vor kurzem noch belächelt", weiß Metzger.
Doch die Zahl der Spötter nimmt ab, selbst in der konservativen Chemie. Einem Fach, in dem Professoren Umweltaspekte schon mal vom Tisch wischten, indem sie erzählten, sie hätten in ihrer Jugend sogar ihre Hände mit Benzol gewaschen. "Hochschullehrer dieser Generation haben wir nur noch wenige", sagt Metzger. Die Forschungsförderung einer Grünen Chemie lässt aus seiner Sicht aber noch zu wünschen übrig.
Dafür wäre es indes höchste Zeit. Denn die Industrie hat langfristig auch ohne ökologischen Antrieb keine andere Wahl, als viele Prozesse von Grund auf umzustellen. Der Grund: Die Chemie basiert zum großen Teil auf Erdöl als Rohstoff. Je knapper der wird, desto mehr muss man sich nach alternativen Basis-Chemikalien umzusehen. "Diese können in vielen Fällen nur aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen", sagt Metzger. Um aus Rapsöl vom Acker die Stoßstange am Auto oder das Plastikgehäuse der Kaffeemaschine herzustellen, ist aber eine andere Industrie notwendig, als man sie heute für die Chemie auf Erdölbasis kennt.

(1) Science, Bd. 297, S. 807, 2002
(2) Angew. Chemie, Bd. 114, S. 402, 2002
(3) Chem. Eng. News, Bd. 78, S. 31, 2000
(4) Responsible Care, Daten der chemischen Industrie, VCI, S. 11, 2002
(5) Science, Bd. 297, S. 799, 2002

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