Treibhausgasemissionen vermeiden und Kohlenstoffkreisläufe schließen – das ermöglicht eine Innovation des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). Das NECOC-Verfahren wandelt das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid (CO₂) in festen Kohlenstoff um – ein industriell nutzbarer Rohstoff. Nun soll es erstmals im großtechnischen Maßstab in einem Gusseisenwerk eingesetzt werden: Forschende des KIT entwickeln dafür gemeinsam mit Industriepartnern entsprechende Anlagenkonzepte.
Schädliches CO₂ direkt aus der Atmosphäre entnehmen und in einen Feststoff umsetzen – diese Idee war der Ausgangspunkt des Forschungsprojekts NECOC (steht für: No Emissions through converting CarbOn dioxide to Carbon), das 2020 gestartet ist. Das benötigte Verfahren haben Forschende des KIT entwickelt und in einer Versuchsanlage bereits erfolgreich demonstriert.
„Wir produzieren ein hochreines Kohlenstoffpulver, das als Rohstoff genutzt oder sicher gelagert werden kann“, sagt Dr. Benjamin Dietrich vom Institut für Thermische Verfahrenstechnik (TVT) des KIT. Er leitete die Arbeiten in Kooperation mit dem Karlsruher Flüssigmetalllabor (KALLA) am Institut für Thermische Energietechnik und Sicherheit (ITES) des KIT.
Nun bringen die Forschenden diese Technologie auf den Weg in die industrielle Anwendung. „Dafür entwickeln wir das NECOC-Verfahren so weiter, dass CO₂ aus industriellen Abgasen genutzt werden kann“, erklärt Dietrich. „Damit entsteht ein neuer, starker Hebel, um Kohlenstoffkreisläufe direkt in Industrieanlagen zu schließen.“ Im Fokus stehen Anlagen mit technisch nicht vermeidbaren, hohen Emissionen, die zugleich zentrale Ausgangspunkte essenzieller industrieller Wertschöpfungsketten im Land bilden. Exemplarisch dafür steht die Gusseisenindustrie mit Standorten etwa in Singen in Baden-Württemberg, wo Achs- und Bremskomponenten für die Automobilbranche entstehen.
NECOC-Verfahren auf dem Weg in die Praxis
Bei der Gusseisenherstellung entstehen CO₂-Emissionen durch den im Ofen eingesetzten Koks. Dieser dient nicht nur als Brennstoff, sondern ist auch für die metallurgischen Prozesse unverzichtbar. In Kombination mit dem NECOC-Verfahren werden die Abgase aus dem Ofen aufgefangen, das darin enthaltene CO₂ konzentriert und anschließend in eine NECOC-Anlage eingespeist. Dort wird das CO2 zunächst mit Wasserstoff zu Methan umgesetzt, das anschließend durch flüssiges Zinn geleitet wird. In der Hitze der Metallschmelze kommt es zur Pyrolysereaktion: Das Methan zerfällt in Wasserstoff, der im Verfahren weiterverwendet wird, und in festen Kohlenstoff – ein Wertprodukt, das den bislang fossil hergestellten Koks im Ofen ersetzt.
Wie alle CCU-Verfahren (steht für: Carbon Capture and Utilization), also Verfahren zur Abscheidung und Nutzung von CO₂, benötigt auch das NECOC-Verfahren Energie. Gleichzeitig ist es dabei aber besonders flexibel bei den Energiequellen. Dank der am KIT entwickelten Methanpyrolysetechnik lassen sich neben Wärme, Elektrizität und Wasserstoff auch weitere Quellen nutzen. Für den Standort Singen ist eine emissionsfreie Nutzung von Biogas oder Erdgas vorgesehen.
„Dafür müssen wir Wasserstofftechnik, Gasaufbereitung, Hochtemperaturreaktion im Flüssigmetall und Stoffkreislaufführung neu zusammendenken“, betonen Professor Thomas Wetzel, Leiter des TVT und des KALLA, und Professor Daniel Banuti, Leiter des ITES. „Das gelingt, indem wir vielfältige Kompetenzen am KIT in besonderer Weise verbinden.“
Kohlenstoffkreisläufe schließen
Auch jenseits der Gusseisenherstellung eröffnet das Verfahren neue Perspektiven – so ist bereits ein weiteres Transferprojekt in der Müllverbrennung in Planung, bei der ebenfalls unvermeidbare CO₂-Emissionen entstehen. Der im NECOC-Verfahren produzierte Kohlenstoff lässt sich vielseitig als Rohstoff einsetzen. Neben der Nutzung in der Gusseisenindustrie zeigen erste Forschungsarbeiten auch bei der Anwendung als Elektrodenmaterial in Batterien vielversprechende Ergebnisse. Der Einsatz in langlebigen Baustoffen zur Verbesserung ihrer Eigenschaften ist ebenfalls eine Option.
„Wir schließen Kohlenstoffkreisläufe“, sagt Dietrich. „Was heute noch als klimaschädliche Emission entweicht, wird Schritt für Schritt Teil einer zirkulären Industrie.“
Übergabe des Förderbescheids in Stuttgart
Bei einer Auftaktveranstaltung hat die Ministerin für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus des Landes Baden-Württemberg, Dr. Nicole Hoffmeister-Kraut, heute (Dienstag, 31.03.2026) im Wirtschaftsministerium den Förderbescheid übergeben.
„Das Projekt am KIT schafft die Grundlage für eine klimaneutrale Produktion in Bereichen, in denen aktuell prozessbedingt große Mengen an Kohlenstoffdioxid emittiert werden. Es sichert damit Wertschöpfung in unserem Wirtschaftsstandort Baden-Württemberg. Darüber hinaus legt es ein starkes Fundament, damit Verfahren und Anlagen zur Abscheidung und Nutzung von Kohlenstoffdioxid, die auf Ingenieurskunst aus Baden-Württemberg beruhen, selbst ein Aushängeschild unseres Industrielands werden“, sagt Dr. Nicole Hoffmeister-Kraut, Ministerin für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus.
„Mit NECOC zeigen wir, dass Klimaschutz und industrielle Wertschöpfung kein Widerspruch sind“, sagt Professor Thomas Hirth, Vizepräsident Transfer und Internationales des KIT. „Die Technologie eröffnet die Chance, Prozesse mit unvermeidbaren CO₂-Emissionen klimafreundlich zu gestalten und zugleich industrielle Wertschöpfung und Arbeitsplätze langfristig in Deutschland zu sichern.“