Mit wiederverwertbarem Kohlenstoff zu einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft ©Shutterstock_1532080781_Mellapak/Sulzer Chemtech

Biobasierte und rezyklierte Materialien in der Chemieindustrie

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Der Weg zu Netto-Null führt nicht nur über die Energiewende, sondern auch über biobasierte Materialien und Kraftstoffe und rezyklierten Kohlenstoff. Die Chemieindustrie kann einen wichtigen Beitrag zu der Kreislaufwirtschaft leisten.

Immer mehr Länder – darunter auch die Schweiz und die EU-Staaten – wollen ihre Treibhausgasemissionen bis 2050 auf netto null bringen. Um das Ziel der Dekarbonisierung der Wirtschaft zu erreichen, braucht es nicht nur eine erfolgreiche Energiewende, sondern auch neue Materialien und Verfahren für die Produktion von Industrie- und Konsumgütern. Auch die Chemieindustrie ist gefragt, denn sie kann einen wichtigen Beitrag zu einer nachhaltigeren Wirtschaft leisten. Ein besonders vielversprechender Bereich sind biobasierte und rezyklierte Materialien und Anwendungen für die  Kreislaufwirtschaft.
Ob in Chemikalien, petrochemischen Produkten wie Plastik, Naturprodukten wie Holz oder in anderen Rohmaterialien: Kohlenstoff ist in jedem Material enthalten und die Basis des Lebens auf der Erde – und CO2-Emissionen machen weltweit 80 Prozent der gesamten Treibhausgasemissionen aus. Im Energiesektor ist die Dekarbonisierung und somit das Erreichen von Klimazielen möglich, indem weniger (oder gar keine) fossile, kohlenstoffhaltige Energieträger verwendet werden. In der Chemieindustrie ist das schwieriger respektive unmöglich, da die organische Chemie auf der Verwendung von Kohlenstoff basiert. Die Chemie- und Kunststoffindustrie muss also alternative Kohlenstoffquellen finden, um eine klimafreundlichere Produktion und einen nachhaltigeren Verbrauch zu erreichen. Das unabhängige deutsche Forschungsinstitut Nova erklärt in diesem Zusammenhang, das Äquivalent zur Dekarbonisierung im Energiesektor sei der Übergang zu erneuerbarem Kohlenstoff in der Chemie- und Kunststoffindustrie.

Dekarbonisierung funktioniert nur im Energiebereich
Erneuerbarer Kohlenstoff kann jedoch nur aus drei Quellen gewonnen werden: aus Biomasse, durch Kohlenstoffabscheidung und -nutzung (Carbon Capture and Utilisation, CCU) und durch das Recycling bereits vorhandener Kunststoffe und anderer chemischer Produkte. Chemieunternehmen produzieren bereits grosse Mengen an biobasierten Kraftstoffen, wie zum Beispiel aus Biomasse hergestellten Diesel und Flugzeugtreibstoffe. Im Kunststoffbereich kommen Biopolymere (Biokunststoffe) in einer Vielzahl von industriellen Anwendungsbereichen zum Zug, von der Biomedizin bis zur Verpackungsindustrie (PET-Flaschen). Innovative Player tätigen auch grosse Investitionen in neue Anwendungen für erneuerbare Energie, wie Kohlenstoffabscheidung und -speicherung.
Und wie kann der Kohlenstoffkreislauf neu definiert und Kohlenstoff rezykliert werden? Die meisten Industrie- und Konsumgüter werden nach einigen Jahren nicht mehr genutzt, und die Möglichkeiten ihres weiteren Gebrauchs sind beschränkt. Sie enthalten jedoch Materialien mit wichtigen Kohlenstoffmolekülen, die in einer Kreislaufwirtschaft für die Herstellung neuer Produkte verwendet werden können. Dem Recycling von Produkten  kommt also eine enorm wichtige Rolle zu.

Neue, hochwertige Materialien dank Kohlenstoff-Recycling
In der Schweiz ist es dank der ausgeprägten Recyclingkultur relativ einfach, an wiederverwertbare Materialien zu gelangen. Wenn alle Optionen des mechanischen Rezyklierens ausgeschöpft sind, kommt die Chemie ins Spiel. Beim chemischen Recycling werden Kunststoffe in ihre chemischen Bausteine zerlegt und gereinigt. Es ist also technisch möglich, schon einmal genutzten Kohlenstoff im Produktionskreislauf wiederzuverwenden. Das chemische Recycling steckt jedoch noch in den Kinderschuhen und birgt einige Herausforderungen.
In der Vergangenheit wurden fast alle Chemikalien, Kraftstoffe und Bausteine für Werkstoffe aus den drei weitverbreiteten und hochstandardisierten fossilen Kohlenstoffquellen Öl, Gas und Kohle entwickelt. Die Verwendung von Standardrohstoffen ermöglichte die schnelle Entwicklung und Einführung von Technologien auf fossiler Basis. Die Umstellung auf Kohlenstoffquellen aus Abfällen und Recyclingströmen sowie auf biobasierte Rohstoffe zur Herstellung der gleichen Komponenten erhöht die Komplexität der Entwicklung, Akzeptanz und Einführung neuer Technologien.

Herausforderung Reinigungstechnologie
Ein Schlüsselaspekt für den Erfolg und die Industrialisierung von Drop-in-Chemikalien, Kraftstoffen und Polymeren ist die Fähigkeit, diese Materialien  in exakt der gleichen Qualität – und zu einem wettbewerbsfähigen Preis – herzustellen wie ihre fossilen Pendants. Die Auswahl der richtigen Reinigungstechnologien war bisher die grösste Herausforderung, und sie wird es auch in den kommenden Jahrzehnten bleiben, nicht zuletzt, weil die  zu rezyklierenden Produkte immer anders verschmutzt sind. Mit mehr als 80 Jahren Erfahrung im Bereich der Trenntechnik ist die Division Chemtech  der Schweizer Sulzer-Holding bestens gerüstet, um auch die anspruchsvollsten Reinigungsaufgaben zu lösen und eine rasche grüne Transformation  zu ermöglichen.
Zudem ist der Schritt von Pilotanlagen zu kommerziellen Grossanlagen noch zu bewältigen. Die Chemieindustrie muss massive Investitionen in die Infrastruktur und Technologie des Kohlenstoff-Recyclings tätigen, damit in 10 bis 20 Jahren weltweit die notwendigen Kapazitäten vorhanden sind.

Hohe Investitionen notwendig
Chemisches Recycling wird in Zukunft ein wichtiger und vielversprechender Baustein einer «grünen» Wirtschaft sein. Start-ups und Chemiekonzerne  entwickeln fortschrittliche Technologien und gehen Partnerschaften ein. Regulatorische Initiativen wie der Green Deal der EU oder die Renewable Carbon Initiative (RCI) unterstützen diese Entwicklung. Der rasche Wechsel zu Materialien, die auf wiederverwertetem Kohlenstoff basieren, ist neben der Dekarbonisierung des Energiesektors eine wichtige Voraussetzung für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft.

EVENTS

ZHAW-IFM Day

Der IFM-Day der ZHAW findet als Begegnungstag für FM-Ausbildung und FM-Praxis statt.

Datum: 08. März 2024

Ort: Wädenswil (CH)

LogiMat

Internationale Fachmesse für Intralogistik

Datum: 19.-21. März 2024

Ort: Stuttgart (D)

Additive Manufacturing Forum

Die Entscheider- und Expertenkonferenz bringt das gesamte Wertschöpfungssystem rund um die additive Fertigung zusammen.

Datum: 20.-21. März 2024

Ort: Berlin (D)

analytica

Leitmesse für Labortechnik, Analytik, Biotechnologie und analytica conference

Datum: 09.-12. April 2024

Ort: München (D)

Siams

Die Messe der Produktionsmittel der Mikrotechnik

Datum: 16.-19. April 2024

Ort: Moutier (CH)

Hannover Messe

Transfoming Industry Togheter

Datum: 22.-26. April 2024

Ort: Hannover (D)

IFAT

Weltleitmesse für Wasser-, Abwasser-, Abfall- und Rohstoffwirtschaft

Datum: 13.-17. Mai 2024

Ort: München (D)

drupa

Weltweit führende Fachmesse für Drucktechnologien

Datum: 28. Mai-07.Juni 2024

Ort: Düsseldorf (D)

ArbeitsSicherheit Schweiz

Fachmesse für Arbeitssicherheit, Gesundheitsschutz und Gesundheitsförderung am Arbeitsplatz

Datum: 05.-06. Juni 2024

Ort: Zürich (CH)

EPHJ-EPMT-SMT

Internationale Ausstellung für Uhrenindustrie, Mikrotechnologie und Medizinaltechnik

Datum: 11 – 14 Juni 2024

Ort: Genf (CH)

Achema

Internationale Leitmesse der Prozessindustrie

Datum: 10.-14. Juni 2024

Ort: Frankfurt am Main (D)

SENSOR + TEST

Internationale Fachmesse für Sensorik, Mess- und Prüftechnik

Datum: 11.-13. Juni 2024

Ort: Nürnberg (D)

all about automation

Fachmesse für Industrieautomation

Datum: 28.-29. August 2024

Ort: Zürich (CH)

maintenance Schweiz

Schweizer Fachmesse für industrielle Instandhaltung und Facility Management

Datum: 28.-29. August 2024

Ort: Zürich (CH)

Rehacare

Die REHACARE ist die internationale Fachmesse für Rehabilitation, Prävention, Inklusion und Pflege.

Datum: 25. - 28. September 2024

Ort: Düsseldorf (D)

FachPack

Europäische Fachmesse für Verpackung, Technik, Veredelung und Logistik

Datum: 24.-26. September 2024

Ort: Nürnberg (D)

W3+ Fair Jena

Europas führende Plattform für Forschung und Innovationskraft

Datum: 25.-26. September 2024

Ort: Jena (D)

Cleanzone

Internationale Fachmesse und Kongress für Reinraumtechnologie

Datum: 25.-26. September 2024

Ort: Frankfurt am Main (D)

Ilmac Lausanne

Networking. Forum. Aussteller

Datum: 25.-26. September 2024

Ort: Lausanne (CH)

Ilmac

Fachmesse für Prozess- und Labortechnologie

Datum: 18.-19. September 2024

Ort: Lausanne (CH)

IN.STAND

Die Messe für Instandhaltung und Services

Datum: 08.-09. Oktober 2024

Ort: Stuttgart (D)

VISION

Weltleitmesse für Bildverarbeitung

Datum: 08.-10. Oktober 2024

Ort: Stuttgart (D)

IFAS

Fachmesse für den Gesundheitsmarkt

Datum: 22.-24. Oktober 2024

Ort: Zürich (CH)

ALL4PACK EMBALLAGE

The global marketplace for Packaging Processing Printing Handling

Datum: 04.-07. November 2024

Ort: Paris (F)

electronica

Weltleitmesse und Konferenz der Elektronik

Datum: 12.-15. November 2024

Ort: München (D)

SEMICON Europa

Europäische Leitmesse für Mikroelektronik

Datum: 12.-15. November 2024

Ort: München (D)

VALVE WORLD EXPO

Weltweite Leitmesse für Industrie-Armaturen

Datum: 03.-05. Dezember 2024

Ort: Düsseldorf (D)

LABVOLUTION

Europäische Fachmesse für innovative Laborausstattung und die Optimierung von Labor-Workflows

Datum: 20.-22. Mai 2025

Ort: Hannover (D)

Automatica

Die Leitmesse für intelligente Automation und Robotik

Datum: 24.-27. Juni 2025

Ort: München (D)

LASER World of PHOTONICS

Weltleitmesse und Kongressfür Komponenten, Systeme und Anwendungen der Photonik

Datum: 24.-27. Juni 2025

Ort: München (D)

SINDEX

Schweizer Messe für industrielle Automatisierung

Datum: 02.-04. September 2025

Ort: Bern (CH)

CMS Berlin

Internationale Leitmesse für Reinigung und Hygiene

Datum: 23.-26. September 2025

Ort: Berlin (D)

POWTECH

Pharma.Manufacturing.Excellence

Datum: 23. - 25. September 2025

Ort: Nürnberg (D)

A + A

Messe und Kongress für Arbeitsschutz und Arbeitssicherheit

Datum: 04.-07. November 2025

Ort: Düsseldorf (D)

AQUA Suisse

Die Schweizer Fachmesse für kommunales und industrielles Wassermanagement.

Datum: 26.-27. November 2025

Ort: Zürich (CH)

Pumps & Valves

Die Fachmesse für industrielle Pumpen, Armaturen & Prozesse

Datum: 26. - 27. November 2025

Ort: Zürich (CH)

interpack

Führende Messe für Prozesse und Verpackung

Datum: 07.-13. Mai 2026

Ort: Düsseldorf (D)

Bezugsquellenverzeichnis