Portfolioptimierung für die Defossilisierung eines Industrieclusters im Hafen von Rotterdam

Warum die Säuberung großer Industriehäfen wichtig ist

Hinter vielen Alltagsprodukten — Verpackungen, Kraftstoffen, Baustoffen — stehen große Industriecluster, die nicht nur für Energie, sondern auch als Rohstoff auf fossile Brennstoffe angewiesen sind. Der Hafen von Rotterdam ist eines der größten petrochemischen Zentren Europas, und die Art und Weise, wie er seine Produktion „defossilisiert“, kann die Klimaziele und zukünftige Investitionen weltweit stark beeinflussen. Diese Studie stellt eine praktische Frage: Wenn Unternehmen und Regierungen fossile Rohstoffe durch grünere Alternativen ersetzen wollen, welche Kombination aus Anlagen und Technologien bietet das beste Verhältnis von Gewinn und finanziellem Risiko?

Neudenken einer fossilbasierten Industrieumgebung

Im Hafen von Rotterdam stehen viele miteinander vernetzte Chemieanlagen, die Rohstoffe, Nebenprodukte und Versorgungsleistungen wie Dampf und Strom teilen. Die Umstellung nur einer Anlage von fossilen Rohstoffen auf eine alternative Kohlenstoffquelle kann im gesamten Netzwerk Nachwirkungen haben. Die Autoren konzentrieren sich darauf, fossile Eingangsprodukte — wie Naphtha, Butan und konventionelles Methanol — durch Alternativen wie Biomasse, recycelte Kunststoffe und in Chemikalien umgewandeltes Kohlendioxid zu ersetzen. Sie behandeln jede Anlage, ob fossil oder mit alternativen Kohlenstoffquellen (ACS), als Investitionsoption mit eigenen Kosten, Erträgen und der Anfälligkeit für Preisschwankungen an Energiemärkten und für Chemikalien.

Werkzeuge aus der Finanzwelt nutzen

Um diese Optionen zu ordnen, greift die Studie auf die Modern Portfolio Theory aus der Finanzwirtschaft zurück, bei der Anleger erwartete Rendite gegen Risiko über einen Korb von Vermögenswerten abwägen. Hier ist jedes „Asset" eine Chemieanlage. Mit monatlichen Marktdaten aus den Jahren 2018–2024 berechnen die Autoren, wie profitabel jede Anlage gewesen wäre und wie volatil dieser Profit im Zeitverlauf war. Anschließend bauen sie ein Optimierungsmodell auf, das fragt: Für ein gegebenes Budget und eine Nachfrage nach Schlüsselprodukten wie Ethylen und Benzol, welche Kombination von Anlagenkapazitäten liefert die höchste Gesamtrendite für ein gewähltes Risikoniveau? Das Ergebnis sind „effiziente" Portfolios, die den bestmöglichen Kompromiss zwischen Gewinn und Risiko für das Cluster aufzeigen.

Was passiert, wenn grüne Anlagen hinzukommen

Wenn das Modell mit unveränderten Marktpreisen läuft, ergibt sich ein ernüchterndes Bild. Die meisten ACS-basierten Anlagen sind kapitalintensiv und liefern derzeit geringere oder sogar negative Renditen im Vergleich zu etablierten fossilen Anlagen. Ein vollständiger Ersatz fossiler Einheiten durch ACS-Optionen würde im Allgemeinen die Gewinne verringern und das Risiko erhöhen, wodurch eine vollständige Defossilisierung für Investoren unattraktiv würde. In mehreren Szenarien — etwa beim Ersatz einer großen Olefinenanlage, die viele andere Prozesse versorgt — zeigt das Modell, dass nur eine teilweise Einführung von ACS-Technologien wirtschaftlich sinnvoll ist, selbst wenn Investoren höhere Risiken tolerieren.

Wie politische Unterstützung das Spiel verändert

Um die Rolle der öffentlichen Hand zu untersuchen, führen die Autoren eine Umkalkulationsmethode ein, die staatliche Unterstützung simuliert. Sie erhöhen die effektiven Verkaufspreise der Produkte aus ACS-Anlagen, sodass deren Wertschöpfungsmargen denen fossiler Gegenstücke ähneln. Das lässt sich als zielgerichtete Subventionen, Preisgarantien oder ähnliche Anreize interpretieren. Unter diesen angepassten Preisen zeigen ACS-Anlagen positive Renditen, und die optimierten Portfolios enthalten deutlich mehr CO2-arme Technologien. Für Schlüsselrohstoffe wie Ethylen identifiziert das Modell Portfolios, in denen etwa ein Drittel bis die Hälfte der fossilen Inputs ersetzt werden kann, bei akzeptablen Risikoniveaus, sofern ausreichende finanzielle Unterstützung verfügbar ist. Dennoch bleibt selbst mit umkalkulierten Preisen die vollständige Eliminierung fossiler Rohstoffe im Cluster innerhalb der modellierten Randbedingungen wirtschaftlich unerreichbar.

Was das für den Weg zu saubereren Chemikalien bedeutet

Für den Laien lautet die Kernbotschaft: Die Reinigung großer Industriezentren ist nicht nur eine technische, sondern auch eine finanzielle Herausforderung. Im Fall des Hafens von Rotterdam machen die heutigen Marktbedingungen viele vielversprechende CO2-arme Technologien zu teuer und zu riskant für eine flächendeckende Einführung. Durch eine wohlüberlegte Kombination mit bestehenden Anlagen — ähnlich der Diversifikation eines Finanzportfolios — und durch intelligente politische Instrumente, um die Rentabilitätslücke zu schließen, werden jedoch substanzielle Schritte zur Defossilisierung realistisch. Die Studie liefert eine quantitative Roadmap, wie viel fossiler Rohstoff bei verschiedenen Rendite- und Risikoniveaus ersetzt werden kann, und hilft Regierungen und Investoren, gestufte Übergänge zu planen, statt auf einen abrupten und derzeit unwirtschaftlichen vollständigen Wechsel zu hoffen.

Zitation: Moradvandi, A., Ramírez, A.R. Portfolio optimization for industrial cluster defossilization in the Port of Rotterdam. Sci Rep 16, 5470 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-34990-z

Schlüsselwörter: industrielle Dekarbonisierung, chemische Cluster, Portfoliooptimierung, alternative Kohlenstoff-Rohstoffe, Politik der Energiewende