Aktuell stellen Erdöl und Erdgas die bedeutendsten Rohstoffe für die Herstellung von Kraftstoffe und Basischemikalien (z.B. Methanol, Olefine, Wasserstoff und Ammoniak) dar, welche die Basis für den Großteil der höherwertigen Produkte der chemischen Industrie (z.B. Kunststoffe, Düngemittel, Kraftstoffe und pharmazeutische Produkte) bilden. Bedenken bezüglich Preisschwankungen, schwindende Rohstoffreserven, dem Klimawandel und der Konzentration von Öl- und Gasreserven in politisch unstabilen Regionen führen jedoch zu einer Suche nach alternativen Rohstoffen in verschiedenen Sektoren. Mögliche Kohlenstoffquellen stellen Biomasse, Kohle, CO2 und Abfälle dar. Unter der Berücksichtigung der Bedeutung von Basischemikalien und Kraftstoffen für die deutsche Industrie sind die drei wesentlichen Interessenbereiche für wirtschaftliche und politische Entscheidungsträger: (1) technologische Innovationen, welche die Effizienz, Kosten und nachhaltige Produktion verbessern, (2) die Sicherung der Rohstoffversorgung und (3) die gesellschaftliche Unterstützung und Akzeptanz für die angestrebten Lösungen und Entwicklungen. Diese drei Aspekte stellen die Bausteine für eine Rohstoffwende in den kohlenstoffabhängigen Industriesektoren dar.
Auf der technologischen Ebene ist die Schlüsselfrage nach den erfolgversprechendsten Technologien oder Prozessen für eine nachhaltige Herstellung von Basischemikalien und Kraftstoffen. Auf der Ebene der Wertschöpfungskette wird die technologische Betrachtung der Produktion um vorgelagerte Prozesse wie die Rohstoffförderung, Transport und Aufbereitung ergänzt. Die gesellschaftliche Ebene bezieht sich auf das öffentliche Wissen, die Wahrnehmung und die Akzeptanz verschiedener Kohlenstoffträger und ihrer jeweiligen Infrastruktur und Technologie.
Die STEEP-CarbonTrans-Forschungsgruppe adressiert alle drei Aspekte, Technologie, Wertschöpfungskette und Gesellschaft, die wichtige Bestandteile einer Rohstoffwende in Deutschland darstellen:
Dieses Arbeitspaket konzentriert sich auf die Identifizierung, Entwicklung und Erweiterung von Prozessmodellen relevanter Technologien, die gegenwärtig industrielle Anwendung finden oder ein hohes technologisches Potenzial besitzen. Ziel dabei ist die Bereitstellung validierter Modelle auf Basis industrieller oder experimenteller Daten als Arbeitsgrundlage der Prozessbewertung für einen vergleichenden Überblick von Technologien für die Produktion kohlenstoffbasierender Produkte und Kraftstoffe.
1.1) Überblick alternativer Produktionspfade und Auswahl relevanter Technologien
1.2) Entwicklung und Anpassung von Einzelprozessmodellen
Dieses Arbeitspaket basiert auf der Betrachtung von Prozessketten und erweitert den Untersuchungsrahmen um vorgelagerte Prozesse in der Wertschöpfungskette (z.B. Rohstofflagerstätten, Förderung, Aufbereitung, Transport und Verarbeitung). Dabei wird ein Lebenszyklusansatz angewandt um eine systemische Betrachtung der Wertschöpfungskette zu unterstützen. Dies stellt eine Erweiterung der technologischen Bewertung um andere STEEP-Aspekte in einem Rohstoffsystem dar, um dieses als sozio-technisches System zu erfassen.
2.1) Definition eines Rahmenbedingungen der Bewertung und die Entwicklung von Prozessketten
2.2) Technologische Bewertung
2.3) Ökonomische Bewertung
2.4) Ökologische Bewertung
2.5) Politische Bewertung
2.6) Soziale Bewertung
Dieses Arbeitspaket konzentriert sich auf die menschliche Dimension des Energie- und Rohstoffsystems. Das Ziel ist es, Entscheidungsträger zu informieren und die Entwicklung effektiver Methoden zur Förderung des sozialen Engagements zu unterstützen. Um sicher zu stellen, dass das Projekt praktische Relevanz besitzt und realistische und anwendbare Lösungen liefert wird ein partizipatorischer Ansatz gewählt um Hauptakteure und potenzielle Nutznießer bei der Arbeitsplanung, der strategischen Entscheidungsfindung und der Problemlösung einzubinden.
3.1) Interessengruppen aus der Ressourcenwirtschaft
3.2) Einflussfaktoren der Rohstoffwahrnehmung und Entscheidungsfindung
3.3) Systemisches „Lock-in“ und Herausforderungen bei einer Rohstoffwende
Dieses Arbeitspaket zielt darauf ab, praktische Empfehlungen für die Bildung und die Einbindung der Öffentlichkeit zu liefern sowie eine STEEP-Toolbox zu entwickeln, die eine realistische und fundierte strategische Entscheidungsfindung unterstützt.
4.1) Maßnahmen im Bereich der Bildung und des sozialen Engagement
4.2) Entscheidungsmatrix für "STEEP"-Bewertungen
Dieses Arbeitspaket richtet sich auf die integralen Aspekte des Aufbaus und der Konsolidierung einer Forschungsgruppe.
5.1) Projektkoordination
5.2) Qualifikation, Bildung von Netzwerken und Ergebnisveröffentlichung