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Nachrichten: Herr Kniep, für den Otto-Normal-Chemiker liegt die Mongolei doch sehr abgelegen. Wieso haben Sie eine Beziehung zu diesem Land?
Rüdiger Kniep: Im Jahr 2003 kam eine promovierte mongolische Chemikerin, Enkhtsetseg Dashjav, in meinen Arbeitskreis, um bei mir zu habilitieren. Sie hat mir viel über das Land erzählt, und mein Interesse war geweckt. Im Jahr 2006 hatte ich Gelegenheit, mit einer Max-Planck-Delegation in die Mongolei zu fahren, wo wir Kontakte zur Akademie knüpften. Gleichzeitig habe ich einen ersten Kooperationsvertrag mit der Nationaluniversität der Mongolei geschlossen. Seit dieser Zeit kamen kontinuierlich mongolische Doktoranden in meinen Arbeitskreis nach Dresden und sie kommen jetzt auch in den Arbeitskreis meiner Nachfolgerin Claudia Felser.
Nachrichten: Wie viele Chemiker gibt es denn in der Mongolei?
Kniep: Man muss wissen: Die Mongolei ist über vier Mal so groß wie Deutschland, hat aber nur etwa 2,5 Millionen Einwohner. Die Mongolei ist damit der am dünnsten besiedelte Staat der Erde. In der Hauptstadt Ulan-Bator — mit fast einer Million Menschen die bei weitem größte Stadt des Landes — gibt es die Nationaluniversität der Mongolei. Dann gibt es noch eine technische und mehrere private Universitäten sowie Institute der mongolischen Akademie der Wissenschaften. Zurzeit studieren etwa 800 junge Mongolen Chemie. Interessant ist, dass viele ältere Professoren an den Universitäten Deutsch sprechen, denn ein wesentliches Kontaktland zu Zeiten des Kalten Krieges für die Mongolei war die DDR. Es gibt also durchaus historische Verbindungen zu Deutschland, die wir pflegen sollten, auch weil die Mongolei aufgrund ihrer reichen Bodenschätze ein attraktives Land werden wird. Kohle, Kupfer, Edelmetalle, Molybdän und Seltene Erden gibt es dort in großen Mengen.
Nachrichten: Das bestimmt wohl auch die Chemieausbildung?
Kniep: In der Tat: Lagerstättenanalytik und Umweltchemie, damit man Erze und Minerale nachhaltig aufarbeiten kann, spielen eine große Rolle. Eine darüber hinausgehende chemische Industrie gibt es allerdings nicht. Ich halte es aber für möglich, dass die Mongolei aufgrund ihres Rohstoffreichtums einen ähnlichen Lebensstandard erreichen kann wie die Staaten am Golf. Dazu kommt: Die Studenten in der Mongolei sind unwahrscheinlich wissbegierig, sie sind aktiv. Und das zu fördern, liegt auch im deutschen Interesse.
Nachrichten: Und so entstand dann der Gedanke, ein deutschsprachiges Lehrbuch der anorganischen Chemie zu übersetzen?
Kniep: Ja, denn es existiert kein mongolisches Lehrbuch zur Chemie. Es gibt russische Lehrbücher, da sich die Mongolei früher mehr an der Sowjetunion orientierte. Englisch können die jungen Leute eher rudimentär. So entstand die Idee, ein gutes deutsches Lehrbuch ins Mongolische zu übersetzen, um es dann den jungen Leuten an den Universitäten zur Verfügung zu stellen.
Nachrichten: Ist es nicht anachronistisch, Chemie in der Muttersprache zu lehren? Die internationale Wissenschaftssprache ist doch nun einmal Englisch.
Kniep: Das stimmt. Nur zurzeit ist es eben so in der Mongolei, dass die jungen Leute im Wesentlichen Mongolisch sprechen, Russisch nicht mehr können und Englisch noch nicht richtig. Und das wird die nächsten fünf bis zehn Jahre so bleiben. Wenn man also die Qualität der Ausbildungen nach oben schrauben will, gibt es keinen anderen Weg, als Lehrbücher in der Muttersprache anzubieten.
Nachrichten: Die Übersetzung haben Ihre mongolischen Mitarbeiter übernommen?
Kniep: Es waren vor allem zwei junge promovierte Wissenschaftlerinnen, die es übersetzt haben — fast drei Jahre lang und ehrenamtlich: Enkhtsetseg Dashjav, die meine erste Mitarbeiterin aus der Mongolei war, und Arjunaa Batsaikhan von der Nationaluniversität in Ulan-Bator, die auch in Deutschland promoviert hat, allerdings nicht bei mir, sondern in Heidelberg.


<h2>Guter Wille überall — Sponsoren lange gesucht</h2>
Nachrichten: Was hielten die Autoren des Lehrbuchs von der Idee?
Kniep: Sowohl Erwin Riedel, der Hauptautor des Buches, als auch der Koautor Christoph Janiak fanden die Idee hervorragend. Auch im Verlag De Gruyter stießen wir bei Stephanie Dawson, Editorial Director, auf offene Ohren und großes Entgegenkommen. De Gruyter hat zwar aus rechtlichen Gründen eine marginale Lizenz — Größenordnung 400 Euro — verlangt, ansonsten haben sie aber alles kostenlos zur Verfügung gestellt, etwa die Druckvorlagen für die Abbildungen.
Nachrichten: Aber Sponsoren für die Kosten von Druck und Versand mussten Sie auftreiben?
Kniep: Richtig. Zunächst einmal habe ich Dirk Niebel angeschrieben, den Bundesminister für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung. Von ihm wusste ich, dass er kurz zuvor in der Mongolei gewesen war. Niebel fand die Idee auch prima, sagte aber, dass sein Ministerium dafür kein Geld ausgeben dürfe. Er verwies mich an Annette Schavan, die Forschungsministerin. Die hat gesagt: “Ganz prima die Sache, aber dafür können wir kein Geld ausgeben” und mich an den DAAD weiter empfohlen. Der DAAD hat gemeint: “Nein, das dürfen wir leider nicht fördern.” Dann bin ich zum Fonds der Chemischen Industrie gegangen und dort hieß es: “Tolles Projekt, aber das können wir nicht fördern.”
Nachrichten: Und woher kam dann die Rettung?
Kniep: Ich bin dann bei einer mir bekannten Referentin für Asienkontakte, Barbara Spielmann, in der Max-Planck-Gesellschaft vorstellig geworden. Ich habe ihr alles geschildert und gefragt, ob sie irgendeine Möglichkeit sieht, für dieses Projekt Geldgeber zu bekommen. Und plötzlich sagte sie: “Da gibt es die Stiftung Hilfe zur Selbsthilfe des Rechtsanwalts Reinhard Pöllath.”
Nachrichten: Und diese Stiftung half Ihnen?
Kniep: Genau. Die Stiftung fördert unter anderem Forschungs- und Lehrprojekte in entlegenen Ländern Afrikas und Asiens. Sie hat uns 16 000 Euro zur Verfügung gestellt und damit war es möglich, die Druckkosten in der Mongolei zu bezahlen. 600 Exemplare der mongolischen Riedels stehen nun in den mongolischen Universitätsbibliotheken und sind ausleihbar. So ist das Buch jetzt etabliert und in den Lehrbetrieb integriert.
Nachrichten: Der Aufwand hat sich also gelohnt?
Kniep: Unbedingt. Insbesondere da die Hilfe unmittelbar und ohne Einschränkungen zur Verfügung steht.


<h2>ZUR PERSON</h2>
Rüdiger Kniep, Jahrgang 1945, war seit dem Jahr 1998 Direktor und wissenschaftliches Mitglied am Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe. Seit 2012 ist er Emeritus.
Er studierte Chemie und Mineralogie an der TU Braunschweig und promovierte am MPI für Festkörperforschung in Stuttgart und an der TU Braunschweig im Jahr 1973. Im Jahr 1979 wurde er Professor am Institut für Anorganische Chemie und Strukturchemie der Universität Düsseldorf, 1987 dann C4-Professor für Anorganische Chemie an der TU Darmstadt.

Artikel

“Tolles Projekt. Das können wir nicht fördern”

Nachrichten: Herr Kniep, für den Otto-Normal-Chemiker liegt die Mongolei doch sehr abgelegen. Wieso haben Sie eine Beziehung zu diesem Land? Rüdiger Kniep: Im Jahr 2003 kam eine promovierte mongolische Chemikerin, Enkhtsetseg Dashjav, in meinen Arbeitskreis, um bei mir zu habilitieren. Sie hat mi...

Prof.Dr.Dr.-Ing.E.h.

Die führende Weltmarktstellung, welche die deutsche Chemie — allen voran die I.G. Farben — bis in die 1930er Jahre erreichte, basierte auf anorganischen Produkten wie Kunstdünger und vor allem auf Produkten der aromatischen Chemie, insbesondere den Teerfarben. Produkte der aliphatischen Chemie waren dagegen ab den 1860er Jahren die Stiefkinder der erfolgreichen Großchemie.
Da es für die heute so bedeutenden Kunststoffe wie Polyolefine und Polyamide keine geeignete Rohstoffbasis gab, führten auch die Kunststoffe ein Schattendasein, obwohl wichtige Polymere schon gefunden waren, darunter Polyvinylchlorid (Henri V. Regnault 1835 und Fritz Klatte 1912) sowie Polyethylen (Hans von Pechstein 1898).
Als Kunststoffe hatten lediglich Kautschuk (Charles Goodyear 1839), Bakelit (Leo Baekeland 1909), Viskose (Hugo Küttner 1909 und Max Fremery 1911) sowie Zelluloid (Alexander Parkes 1856 und Hannibal Goodwin 1887) begrenzte Bedeutung.


<h2>Holz als Chemierohstoff</h2>
Vom Ende des 19. Jahrhunderts an bis in die 30er Jahre des 20. Jahrhunderts war Holz der wichtigste Rohstoff für aliphatische Produkte (Abbildung 1). In der “Enzyklopädie der Technischen Chemie” (Ullmann) heißt es in der Ausgabe von 1919 in Band 6 auf Seite 438: “War diese [die Holzkohle] früher das Hauptprodukt des Prozesses, von dem er seinen Namen erhalten hat, so haben in der Jetztzeit die Destillate eine ganz überragende Bedeutung!” 
In der aliphatischen Chemie auf Holzbasis erreichte das Unternehmen Deutsche Gold- und Silberscheideanstalt (seit dem Jahr 1980 offiziell Degussa; heute in der Evonik aufgegangen) zumindest in Europa eine Quasi-Monopolstellung. Und dies aus folgendem Grund: Die Deutsche Gold- und Silberscheideanstalt war Ende des 19. Jahrhunderts ein bedeutender Hersteller von Natriumcyanid auf der Basis von Blutlaugensalz und Schlempe (Rückstände der Zuckerraffination). Nachdem im Jahr 1887 John S. Mac Arthur mit Unterstützung der Brüder Robert und William Forrest ein neues Verfahren zur Goldgewinnung, die Cyanidlaugung (Mac Arthur/Forrest-Prozess), erfunden hatten, stieg der Bedarf an Natriumcyanid in Südafrika und später auch Nordamerika.
Die Degussa konnte den Bedarf auf Basis der alten Rohstoffe nicht mehr decken. Der geniale Erfinder und Pionier der technischen Chemie, der Amerikaner Hamilton Y. Castner hatte um die Jahrhundertwende ein neues Verfahren zur Herstellung von Natriumcyanid aus Natriummetall, Ammoniak und Holzkohle erfunden: 
2 Na + 2 NH3 +2 C → 2 NaCN + 3 H2
Die Degussa kooperierte mit Castner und nach einem von Degussa-Chemikern verbesserten Verfahren entstand die erste Anlage im Degussa-Werk Gutleutstraße in Frankfurt. Die Cyanidherstellung nach Castner wurde erst im Jahr 1971 beendet. Heute wird NaCN aus Cyanwasserstoff hergestellt, der entweder durch Ammonoxidation (Andrussow-Verfahren) oder Ammondehydrierung (Degussa-BMA-Verfahren) aus Erdgas gewonnen wird.
Castner war auch der Erfinder der Schmelzflusselektrolyse von NaOH bzw. NaCl, die erstmals in Oldbury in England (Aluminium Company) technisch realisiert wurde. Zusammen mit den Engländern gründete die Degussa im Jahr 1897 die “Elektrochemische Fabrik Natrium” und baute in Rheinfelden unter Nutzung des preiswerten Stroms aus dem Flusskraftwerk eine Anlage.
Um die Versorgung mit dem Rohstoff Holzkohle (aus Buchenholz) sicher zustellen, sicherte sich die Degussa im Jahr 1902 bei der Gründung der Holzverkohlungs-Industrie AG, kurz HIAG, in Konstanz ein Mitspracherecht und stellte den Aufsichtsratsvorsitzenden. Dies war der Einstieg der Degussa in die organische Chemie, da bei der Holzverkohlung vielfältige organische Verbindungen anfallen.
Die Degussa verstärkte ihren Einfluss auf die HIAG und fusionierte mit ihr im Jahr 1930. Ein Jahr später erwirbt das fusionierte Unternehmen den größten Wettbewerber, das Frankfurter Unternehmen “Verein für Chemische Industrie AG”. Das Unternehmen firmiert nun unter HIAG Verein GmbH und wird im Jahr 1940 als Abteilung HIAG in die Degussa eingegliedert.
Damit hatte die Degussa praktisch ein Monopol bei Holzkohle und den bei dem Verkohlungsprozess anfallenden wichtigen organischen Verbindungen (Tabelle). Das Unternehmen war der bedeutendste Hersteller von aliphatischen Verbindungen.
Die Holzverkohlung wurde nicht mehr in Meilern, sondern in industriellen Retorten durchgeführt. Aus logistischen Gründen — riesige Buchenwälder gibt es in Deutschland nicht — verteilt sich die Holzverkohlung auf viele kleinere Werke. Im Jahr 1931 waren es nach Stilllegung der kleinsten Werke immer noch elf Betriebsstätten. Die flüssigen Schwelprodukte wurden in fünf Werken zentral aufgearbeitet. Bei dem Verkohlungsprozess fallen folgende Primärprodukte an: 
27 % Holzkohle
5 % Holzessig
2 % Holzgeist
7 % Holzteer
16 % Holzgas
Durch Feindestillation wurden die Verkaufsprodukte Essigsäure, Methanol, Aceton, Guajakol und Kreosot gewonnen.
Die wichtigsten Sekundärprodukte der Verkohlung sind Formaldehyd und seine Folgeprodukte Paraformaldehyd, Hexamethylentetramin, Urotropin, Pentaerythrit, Bakelit und Polyformaldehyd.
Die Acetonmenge aus der Verkohlung lässt sich steigern durch trockene Destillation von Calciumacetat. Aus Aceton aus Cyanwasserstoff wurde Acetoncyanhydrin gewonnen, und dies diente dem Unternhemen Röhm als Rohstoff für Methylmethacrylate (MMA und PMMA, z. B. Plexiglas). Aus Acetaldehyd und Formaldehyd wurde zudem Acrolein gewonnen, später zentraler Baustein für die Aminosäure Methionin.
Die Monopolstellung der Degussa bei so wichtigen aliphatischen Produkten wurde durch ein Joined Venture mit Distillers Co. Ltd., die “British Imperial Solvents”, untermauert. In einem Werk im britischen Hull wurden neben wasserfreiem Ethanol, Aceton, Essigsäure, Acetaldehyd und Butanol produziert.
Noch im “Ullmann” von 1919 ist die Holzverkohlung als alleinige oder bei weitem wichtigste Quelle für Methanol, Essigsäure und Aceton beschrieben. In Band 8, Seite 85 kann man lesen: “Als Rohmaterial zur Herstellung des Methylalkohols dient fast ganz ausschließlich der bei der trockenen Destillation des Holzes gewonnene Rohholzessig, der 1,5 — 3,0 % Holzgeistbestandteile enthält.”
In den USA stammte im Jahr 1930 noch die Hälfte des erzeugten Methanols aus der trockenen Destillation von Holz.


<h2>CO, Kalk und Kohle</h2>
Die dominierende Stellung der Degussa bei den wichtigen aliphatischen Produkten geriet ins Wanken, als Matthias Pier und Alwin Mittasch im Jahr 1922 bei der BASF die katalytische Hydrierung von CO zu Methanol gelang. Nach sehr kurzer Entwicklungszeit ging bereits 1923 die Großanlage in Leuna in Betrieb. Bereits im Jahr 1924 wurden 7000 Tonnen und damit mehr Synthesemethanol als traditioneller Holzgeist erzeugt. Die Kapazität wurde auf 100 000 Tonnen im Jahr 1936 ausgebaut.
Die zweite Bedrohung der Degussa-Position war das Acetylen aus Calciumcarbid aus Kalk und Kohle.
Pioniere der Herstellung von Acetylen und seiner Verwendung waren die Wacker-Chemie und die Farbwerke Hoechst. Acetylen war wichtiger Ausgangsstoff für Acetaldehyd, Aceton, Vinylverbindungen, Butadien oder Acrylsäure.
Das Carbidverfahren wurde im Lauf der Zeit durch allotherme und autotherme Verfahren auf Basis von Erdgas und Erdöl abgelöst. Acetylen war ein Universalgrundbaustein für Kunststoffe und organische Spezialchemikalien (Reppe-Chemie) und verdrängte auch die Holzverkohlung von der führenden Stellung bei der Gewinnung von aliphatischen Produkten.
Die Degussa sah die Gefahr und entschied, ein “ideales” Werk auf der grünen Wiese zu errichten, um die alten Produkte der Holzverkohlung konkurrenzfähig und in ausreichender Menge herzustellen, und so die führende Stellung bei wichtigen Aliphaten zu verteidigen. Produktbasis wurden die neuen Bausteine Acetylen (Eigenerzeugung aus Carbid) und Methanol (von Leuna zugekauft). Auf einem neuen Gelände in Fürstenberg an der Oder, direkt am Oder-Spree-Kanal, begann die Degussa in einem technischen und finanziellen Kraftakt mit dem Bau eines chemischen Zentralwerks (Abbildung 2).
Dort sollten in der ersten Stufe Anlagen für Carbid, Acetylen, Ammoniak, Formaldehyd, Acetaldehyd und Hexamethylentetramin entstehen; geplant waren zudem Betriebe für unter anderem Natrium, Essigester, Butanol und Essigsäure.
Die Formaldehydanlage nahm die Produktion noch auf, die anderen Anlagen gingen nicht mehr in Betrieb, denn sowjetische Truppen besetzten im Februar 1945 das Werk; im Juli begannen Demontagearbeiten, und die Anlageteile wurden per Schiff abtransportiert.


<h2>Das Aus für die Holzkohle</h2>
Die aufkommende Petrochemie war endgültig der Anlass für Degussa, die auf Holz basierenden Techniken aufzugeben und die meisten Holzkohlewerke stillzulegen oder wie das Werk Brilon-Wald im Hochsauerland zu verkaufen. Heute gibt es nur noch eine Holzverkohlung, das alte Degussa-Werk im niedersächsischen Bodenfelde, in dem das Unternehmen Profagus mit etwa 150 Mitarbeitern hochwertige Buchenholzkohle herstellt.
Heute werden etwa 90 Prozent der organischen Verbindungen (inklusive der Kunststoffe) aus Erdgas und Erdöl gewonnen. Nachwachsende Rohstoffe wie Holz und Kohle (Teer, Carbid und Kohlenstoff) verloren weitgehend als Rohstoffe an Bedeutung (Abbildung 3).
Im Rahmen der Autarkiebestrebungen des Dritten Reiches gewann Benzin aus Kohle temporär in Deutschland an Bedeutung: die Kohlehydrierung nach Bergius und die Fischer-Tropsch-Synthese; die höchsten Produktionsziffern waren vor Kriegsende 4,28 bzw. 1,55 Tonnen pro Jahr. Das Fischer-Tropsch-Verfahren wird heute nur noch in Südafrika (Sasol) ausgeübt.
Im heutigen Standardwerk “Industrielle organische Chemie” von Hans-Jürgen Arpe findet man das Stichwort “Holz” nicht mehr, auch dem Acetylen widmet das Buch nur 15 Seiten.


<h2>Wandel der Industrie</h2>
Die neue Rohstoffbasis setzte sich in der Bundesrepublik langsam durch. Pioniere waren die Rheinischen Olefinwerke (1953 als Gemeinschaftsunternehmen von BASF und Shell gegründet) und die Hoechst.
Heute erzeugen die Unternehmen der chemischen Industrie in Deutschland:
5,2 Mio. t Ethylen,
4,1 Mio. t Propylen,
0,4 Mio. t Butadien,
2,1 Mio. t Benzol,
0,5 Mio. t Toluol,
0,4 Mio. t ortho- und para-Xylol.
Mehr als die Hälfte des Ethylens werden zu Polyethylen und etwas weniger als die Hälfte des Propylens zu Polypropylen verarbeitet.
Während bei der Entstehung der deutschen Großchemie die Aromaten (aus Teer) wesentliche Triebkräfte waren, dominieren heute Aliphaten. Aber auch in der Aromatenchemie gab es durch die aromatischen Rohstoffe der Petrochemie neue Impulse (Polystyrol, Terephthalate wie Trevira).
Die Degussa — ein Hauptakteur der frühen Aliphatenchemie — hat sich beispielsweise von der Formaldehydchemie getrennt und ihre Werke Mombach an Ineos und Bruchhausen an Perstorp verkauft. Die 50%ige Beteiligung an der Ultraform (Polyformaldehyd) hat die BASF übernommen, die jetzt alleinige Besitzerin der Firma ist. Zwei bedeutende Produkte der Evonik haben aber ihre Wurzeln in der Holzverkohlung, die Polymethylmethacrylate, die früher auf Basis von Aceton und NaCN gewonnen wurden, und Acrolein (aus Acetaldehyd und Formaldehyd), das zentrale Ausgangsprodukt für die Herstellung von Methionin. Sowohl das monomere Methylmethacrylat als auch Acrolein werden heute auf petrochemischer Basis gewonnen.


<h2>C-Quelle der Zukunft gesucht</h2>
Nach Schätzungen des Bundeswirtschaftsministeriums aus dem Jahr 2006 reichen die fossilen Rohstoffe Erdöl und Erdgas nur noch wenige Jahrzehnte, Braunkohle 169 Jahre und Steinkohle 227 Jahre. Für die Versorgung der organischen Stoffindustrie bleiben als C-Quelle in naher Zukunft somit nur Kohle und nachwachsende Rohstoffe als Kohlenstoffquelle. Die ultimative Quelle wäre CO2 aus der Luft oder dem Wasser.
Eine Schlüsselsubstanz als Basis für die Erzeugung von organischen Grundstoffen und Spezialchemikalien könnte Methanol sein. Die geistigen Väter einer Methanolwirtschaft sind Friedrich Asinger (der dies bereits ab den 1960er Jahren propagierte) und George A. Olah. Methanol wäre sowohl aus Braun- und Steinkohle als auch aus nachwachsenden Rohstoffen zugänglich.
Vorteile könnte auch die Kombination des Oxyfuel-Verfahrens (Verbrennung von Kohle mit reinem Sauerstoff) und der Wasserelektrolyse (mit Strom aus Windkraftwerken) zur Methanolsynthese aus dem Rauchgas CO2 und aus Wasserstoff bringen. Eine Renaissance der Grundchemikalie Methanol zur Energiespeicherung, zum Transport und als Treibstoff sowie als Chemie- und Energierohstoff erscheint möglich.
Es wäre die Umsetzung einer Vision, die Asinger und Schulten einst als “Adam-und-Eva-Konzept” vorstellten. Im Gegensatz zur ursprünglichen Idee käme der Wasserstoff jedoch nicht aus der thermischen Wasserspaltung mit Energie aus dem Kugelhaufenreaktor sondern aus der Wasserelektrolyse.
Der Chemiker Heribert Offermanns, Jahrgang 1937, war bis zum Jahr 2000 Vorstandsmitglied der Degussa.



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