nt 03 | 2025 Industriell-urbane Symbiosen

Nutzung von Synergien zur CO₂-Reduzierung durch Industrielle Symbiosen und CCU/CCS¹

Simon Moser, Hans Böhm, Anja Gahleitner, Valerie Pfeffer-Rodin

Der Task 21 des IEA-Industrieprogramms (IEA-IETS)² behandelt im aktuellen Programm die CO₂-Abscheidung in der Industrie sowie die Unterstützung von Industrieller Symbiose. Das Ziel ist die Etablierung von nachhaltigen Industrie-Prozessen mit dem Anspruch, Netto-Null-Emissionen in einem kreislaufbasierten Rahmenwerk in industriellen Zusammenhängen zu erreichen. Der internationale Forschungsaustausch ermöglicht dabei die Analyse und internationale Diskussion der damit verbundenen Forschungsfragen und Lösungsansätze.

Grafik: iStock/ Anja Gahleitner

Unklarheit der Definition von Industrieller Symbiose

Zu Beginn der Task-Arbeiten erfolgte eine theoretische Analyse des Konzepts der industriellen Symbiose. Dabei wurde deutlich, dass in der Fachliteratur eine Vielzahl unterschiedlicher Definitionen existiert, die teils erheblich voneinander abweichen. Das einzige konsistente Kernelement ist, dass Unternehmen, die ansonsten in keinem direkten Zusammenhang stehen, miteinander kooperieren. Energie- und Materialeinsparungen, die Wiederverwendung des Abfalls des einen als Rohstoff des anderen und ein Kulturwandel in Richtung Kreislaufwirtschaft werden zumindest in den meisten Fällen erwähnt. Eine bibliographische Analyse zeigte auf, dass der Begriff Industrielle Symbiose eng mit den Bereichen Kreislaufwirtschaft und Rohstoffnutzung in Verbindung steht und im Energiesektor bislang wenig etabliert war. Räumliche Nähe – die Kooperation von Nachbarunternehmen – ist nur manchmal genannt. Die Industrial-Urban-Symbiosis erweitert den Begriff systemisch, um kommunale Infrastrukturen zu inkludieren. Auffällig ist, dass die Definitionen nicht nach einer bewussten Etablierung der Kooperation verlangen. Innerhalb des Tasks wurde der Aspekt diskutiert, dass normale Business-to-business-Kooperationen nach den Definitionen kaum von den vorbildhaften Industriellen Symbiosen zu unterscheiden sind. Es braucht daher speziell für die Forschung eine (Re-) Fokussierung auf die sogenannte Facilitation: das Erkennen von Potenzialen, das Initiieren von Kontakten, das Begleiten der Umsetzung.

Kooperationen initiieren

Für die Initiation und die Begleitung der Umsetzung von Industriellen Symbiosen kann viel vom Wärmesektor gelernt werden. Moser/Lassacher (2020) identifizierten in Österreich 42 Beispiele, wo industrielle Überschusswärme an Fernwärmenetze geliefert wird. Aufbauend darauf untersuchten Moser/ Jauschnik (2023) diese Fallbeispiele dahingehend, wie diese zustande kamen. Essenziell ist demnach die Identifikation von Potenzialen, und Personen, die aufgrund ihres Interesses oder einer Vertrauensbasis die Gespräche zwischen den unterschiedlichen Stakeholder*innen initiieren können. Insbesondere die lokale Politik kann als externer Treiber fungieren. Vertrauen und Transparenz sind dabei essenziell für den Aufbau stabiler Kooperationsbeziehungen: Nur wenn sich alle Beteiligten fair behandelt fühlen, gelingt ein offener Informationsaustausch. Es sind also vor allem die nicht-technischen Komponenten Information und Vertrauen, die als Erfolgsfaktoren erkannt werden.

Möglichkeiten aufzeigen

Im IETS Task 21 wurde ein Überblick erstellt, mit welchen Mitteln die Entscheidungsträger*innen motiviert werden können, industrielle Symbiose in Betracht zu ziehen und aktiv weiterzuverfolgen. Die Möglichkeiten reichen von langfristigen Perspektiven, die durch Videos mittels Storytelling vermittelt werden, bis zu eher kurzfristig orientierten, detaillierten, Lastprofile vergleichenden Tools. Das Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz brachte sein Zukunftsbild für den Zentralraum Oberösterreich ein. Es stellt Potenziale und Bedarfe für Ressourcen in einer sich entwickelnden Industrieregion dar. Trotz der langfristigen Perspektive werden diese bestmöglich quantifiziert.

Industrial Symbiosis Gap

Der „Energy Efficiency Gap“ beschreibt den Mehrverbrauch an Energie zwischen der optimalen und der tatsächlich vorgefundenen Nutzung (vgl. Jaffe/Stavins, 1994). In Anlehnung an diesen seit Jahrzehnten etablierten Begriff wurde der Begriff „Industrial Symbiosis Gap“ eingeführt, welcher ebenso den Unterschied zwischen dem optimalen Ausmaß an direkter Kooperation und dem heutigen Status quo beschreibt (Moser/Rodin, 2021). Volkswirtschaftlich wäre im Detail zwischen einem theoretischen, technischen, wirtschaftlichen und makroökonomischen Gap zu unterscheiden. Auch die Frage nach mikroökonomischen Restriktionen, die sich aus Informationsasymmetrien ergeben, ist zu beleuchten. Die in der Studie TransformIndustry berechneten Extremszenarien einer klimaneutralen österreichischen Industrie zeigen für den Prozesswärmebereich, dass durch intensivierte Abwärmenutzung hypothetisch bis zu 20 Prozent an Primärenergie eingespart werden könnten (Böhm et al., 2025). Eben leider nur hypothetisch, aber es lässt sich ableiten, dass definitiv mehr industrielle Symbiose erstrebenswert ist und dass es sich in jedem Einzelfall auszahlen kann, durch einen Blick über den Betriebszaun zu eruieren, ob Kooperationspotenziale gegeben sind.

Klare Sprache auch für CCU/CCS erforderlich

Im IETS Task 21 wurde analysiert, wie im Kreislauf geführter Kohlenstoff in Lebenszyklusanalysen (LCA) adäquat zu berücksichtigen ist. Die Analysen zeigten, dass vorab das Wording eine essenzielle Rolle spielt: gerade, wenn es um „Carbon Dioxide Capture in Industry“ (der nun aktuelle Subtask-Titel) geht, sollen keine unpräzisen Begriffe wie Dekarbonisierung oder Circular Carbon verwendet werden, stellen Zeilerbauer et al. (2024) in ihrem Papier fest: sie suggerieren keine Kreislaufführung, sondern eine Vermeidung bzw. erweitern den Scope auf den Biozyklus oder auch Kunststoffrecycling, die – wenngleich keineswegs irrelevant – nicht im Fokus des Tasks stehen.

Energie- und CO₂-bezogene Möglichkeiten der Industriellen Symbiose bzw. Sektorkopplung zur Erreichung der Klimaneutralität für den Zentralraum Oberösterreichs 2040+. Quelle: Energieinstitut an der JKU

CCU: neue Märkte, neue Kooperationen

Neben der Nutzung von energetischen Synergien und Synergien in Bezug auf Produktkreisläufe erschließt Kohlenstoffmanagement in Industriebetrieben neue Potenziale. Kohlenstoff dient in unterschiedlichen Formen als Rohstoff für zahlreiche industrielle Prozesse. Damit dieser Kohlenstoff am Ende seiner Nutzung nicht in die Atmosphäre gelangt, sondern als Alternative zu weiterem fossilen Kohlenstoff bereitgestellt werden kann, sind Kohlenstoffsenken (Verwerter) mit den (unvermeidbaren) Kohlenstoffquellen (Emittenten) zu matchen. Aus dieser Notwendigkeit entwickeln sich neue Märkte und Möglichkeiten für neue, innovative Kooperationen. Der IETS Task 21 hat sich zur Aufgabe gemacht, mithilfe eines Business Model Canvas³ neue Wertschöpfungsketten im Bereich CCU/ CCS zu identifizieren. Stakeholder in Österreich sowie auf internationaler Ebene werden dazu identifiziert und erfaßt. Auch Herausforderungen in Bezug auf Zielkonflikte bei der CO₂-Abscheidung, beispielsweise Finden eines Optimums von Abscheidegrad, Reinheit des CO₂ und Energieaufbringung, werden im Task behandelt. Die Analyse von Wertschöpfungsketten von internationalen Projekten brachte hier erste Einsichten: Die Produktion von Basischemikalien und Kraftstoffen steht im Fokus von CCU-Forschungsprojekten. Aktuelle Projekte benötigen meist nur kleine Mengen CO₂, welche mitunter in Flaschen transportiert werden können; für zukünftige großtechnische Umsetzungen gehen die Projektbetreiber*innen von einer ausreichenden CO₂-Versorgung aus. Für eine großtechnische Nutzung muss die entsprechende Infrastruktur im Vorfeld geplant und implementiert werden. Neben der sogenannten “Hard-to-abate⁴“-Industrie steht auch CO₂ aus biogenen Quellen, insbesondere in höheren Konzentrationen, im Fokus. Daher sollte die CO₂-Abtrennung im Rahmen des Ausbaus dieser Quellen in Betracht gezogen werden. Auch die LCA unter Beteiligung der BOKU zeigen, dass es eine Abscheidung aus biogenen Prozessen braucht, da bei der Abscheidung nur aus fossilen Prozessen aufgrund unterschiedlicher Zielkonflikte keine vollständige Vermeidung möglich sein wird (Ferrario et al., 2024).

CO₂-Leitungsinfrastruktur

Die jeweiligen nationalen legistischen Vorgaben und Strategien zu CCU/CCS werden im IETS Task 21 analysiert und verglichen. Neben den Kohlenstoffquellen, den industriellen Gegebenheiten inklusive der Abscheidung enthalten die meisten vorab diskutierten Regularien und Strategien auch Aspekte der CO₂-Leitungsinfrastruktur. Diese würde große Punktquellen mit potenziellen Senken verbinden. Volkswirtschaftlich ergeben sich aus dem Aufbau bzw. der Verfügbarkeit entsprechender Infrastruktur auch mikroökonomische Effekte: der Bezug von CO₂ ist nicht an einzelne Partner gebunden und die Infrastruktur fungiert als Großhandelsplatz. Industrielle Symbiose kann dabei besonders dort relevant werden, wo für die Nutzung spezielle Anforderungen vorliegen z. B. an die Qualität des CO₂, wenn jene in den Leitungen nicht ausreichend ist.

Ausblick

CCU und CCS bilden umsetzungsrelevante Forschungsthemen. Der Austausch mit anderen Ländern im Rahmen des IETS Task 21 ermöglicht den Vergleich der nationalen Perspektiven und den Austausch zu Strategien und Forschungserkenntnissen. Das österreichische Konsortium (Energieinstitut an der JKU, AEE INTEC, AIT, BioBase, BOKU, MU Leoben) plant Stakeholder-Workshops zum Thema. Melden Sie sich bei Interesse gerne bei Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!.

Kommentar

„Industrielle Symbiosen sind ein zentraler Hebel für die klimaneutrale Transformation der Industrie. Durch die intelligente Verknüpfung von Energie-, Material- und Abwärmeströmen zwischen Unternehmen entstehen hocheffiziente industrielle Kreisläufe die zudem Flexibilität im übergeordneten Energiesystem anbieten können. Europäische Projekte wie IS2H4C zeigen das große Potenzial solcher Ansätze auf internationaler Ebene, während Initiativen wie das österreichische Innovationslabor NEFI+ – New Energy for Industry gezielt Rahmenbedingungen schaffen, um industrielle Symbiosen national umzusetzen. Damit werden wichtige Beiträge zur Umsetzung des Clean Industrial Deal und zur Stärkung einer resilienten, klimaneutralen Industrie geleistet.“

Thomas Kienberger, Lehrstuhlleiter Energieverbundtechnik, Montanuniversität Leoben. Foto: Eddy Aldrian

Weitere Informationen

1. CCU/CCS = Kohlenstoffabscheidung und -nutzung/-speicherung (CCU = Carbon Capture and Utilization; CCS = Carbon Capture and Storage)
2. IEA IETS: https://iea-industry.org/
3. Business Model Canvas = strategisches Werkzeug, das die wichtigsten Elemente eines Geschäftsmodells auf einer Seite grafisch darstellt und der Entwicklung, Visualisierung und Analyse von Geschäftsmodellen dient
4. „Hard-to-abate“-Industrie = emissionsintensive Industriezweige, bei denen die Vermeidung von CO₂-Emissionen besonders herausfordernd ist (z.B. prozessbedingte Emissionen, technologische Einschränkungen); eine einheitliche und offizielle bzw. rechtsverbindliche Definition des Begriffs ist ausstehend

• IEA IETS Task 21
• Studie transform.industry

• Böhm et al. (2025) Economic impacts of industrial energy transition: An evaluation of Austrian climate neutrality pathways, Energy, Sustainability and Society, Under Review, https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-6335114/v1
• Ferrario et al. (2024) Cost and environmentally efficient design of an absorption-based post-combustion carbon capture unit for industry applications. Chemical Engineering Journal, Volume 494, 152900, https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.152900
• Moser et al. (2025) Task XXI Subtask 2 Final Report. https://iea-industry.org/app/uploads/IETS-21-Subtask-2-Final-report.pdf
• Jaffe und Stavins (1994) The energy-efficiency gap: What does it mean? Energy Policy, Volume 22, Issue 10, October 1994, Pages 804-810, https://doi.org/10.1016/0301-4215(94)90138-4
• Moser und Rodin (2021) The ‘Industrial Symbiosis Gap’: information asymmetries are the main challenge for industrial symbiosis – evidence from four Austrian testbeds with a focus on heat exchange. Elektrotech. Inftech., Volume 138, Pages 264–268, https://doi.org/10.1007/s00502-021-00897-y
• Moser und Lassacher (2020) External use of industrial waste heat - An analysis of existing implementations in Austria. Journal of Cleaner Production, Volume 264, 10 August 2020, 121531, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121531
• Moser und Jauschnik (2023) Using Industrial Waste Heat in District Heating: Insights on Effective Project Initiation and Business Models. Sustainability 2023, 15(13), 10559; https://doi.org/10.3390/su151310559
• Zeilerbauer et al. (2024) Circular, avoided, or captured carbon (dioxide)? - A taxonomy approach for life cycle assessment and CO₂ accounting. Carbon Management, Volume 15, Issue 1, https://doi.org/10.1080/17583004.2024.2408285

Autor*innen

MMag. Dr. Simon Moser, Key Researcher, Abteilung Energiewirtschaft, Energieinstitut an der JKU Linz. Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!

Dipl.-Ing. Dr. mont. Hans Böhm, Senior Researcher, Abteilung Energietechnik, Energieinstitut an der JKU Linz.

Mag.^a Anja Gahleitner, Project Advisor, Abteilung Energiewirtschaft, Energieinstitut an der JKU Linz.

Dr.ⁱⁿ techn. Valerie Pfeffer-Rodin, Senior Researcher, Abteilung Energietechnik, Energieinstitut an der JKU Linz.