Auch zukünftig werden kohlenstoffhaltige Energieträger und Rohstoffe in vielen chemischen und industriellen Wertschöpfungsketten verarbeitet und eingesetzt werden. Neben CO2-haltigen Karbonatgesteinen, die bspw. in der Zementindustrie eingesetzt werden, basieren viele Konsumgüter des Alltags und Chemieprodukte auf Kohlenstoff-Verbindungen. Derzeit deckt Deutschlands chemische Industrie ihren Kohlenstoffbedarf noch zu fast 90 % aus Erdöl und Erdgas (Quelle: VCI 2018) . Für ein CO2-neutrales Wirtschaftssystem müssen nicht nur für Verbrauchsgüter wie z.B. Altreifen, Kunststoffverpackungen oder Kosmetika, sondern auch für Gebrauchsgüter wie z.B. Windkraftrotorblätter, Autos oder Elektronikartikel nach dem Lebenszyklus, sog. „End-of-Life-Wastes“, nachhaltige Lösungen gefunden werden. Dies erfordert, bisherige überwiegend lineare Wertschöpfungsketten und die damit einhergehende Freisetzung des gebundenen Kohlenstoffs als CO₂ in die Atmosphäre durch Prozesse im Sinne einer nachhaltigen Circular Economy bzw. Kohlenstoff-Kreislaufwirtschaft zu ersetzen.
Das ZSW entwickelt neben der CO2-Abtrennung aus Luft (Direct Air Capture) und der Oxyfuel-Verbrennung von Kohlenstoff-haltigen Reststoffen auch ein nahezu stromunabhängiges Hochtemperatur-Pyrolyse-Verfahren zum rohstofflichen Recycling von schwer aufzubereitenden Kunststoffabfallmischfraktionen und Carbonfaser-haltigen Verbundwerkstoffen, z.B. GfK oder CfK. Mit dem Verfahren kann CO2-neutraler Wasserstoff bzw. Wasserstoff-reiches Synthesegas und fester Kohlenstoff erzeugt werden. In Kombination mit der Wasserelektrolyse und der nachgelagerten Synthese von eFuels lassen sich so erneut Kohlenstoff-haltige Energieträger, Kraftstoffe oder chemische Rohstoffe erzeugen. Der Kohlenstoff-Kreislauf wird so im Sinne einer „Carbon Capture and Utilisation“(CCU) geschlossen. Weiterhin ermöglicht das Hochtemperatur-Pyrolyse-Verfahren auch die Realisierung von CO2-negativen Systemen, da Kohlenstoff aus Reststoffen als feste Partikel gewonnen werden und somit als Kohlenstoffsenke in Form einer „Carbon Capture and Storage“ (CCS) dient.