Aus der Branche

• Mit dem Erwerb einer 10%-Minderheitsbeteiligung intensiviert Borealis seine Partnerschaft mit Renasci N.V., einem Anbieter innovativer Recyclinglösungen mit Sitz in Belgien und Erfinder des Smart Chain Processing (SCP) - Konzepts
• Der Kauf der Anteile unterstützt Borealis’ integrierten Ansatz der ökoeffizienten Realisierung einer echten Kunststoff-Kreislaufwirtschaft im Einklang mit seinem kreislauforientierten Kaskadenmodell
• EverMinds™ in Aktion: eine richtungsweisende Kooperation, die den Umstieg auf eine Kunststoff-Kreislaufwirtschaft beschleunigen wird

Borealis gibt den Beginn einer interdisziplinären Partnerschaft mit Renasci N.V., einem Anbieter innovativer Recyclinglösungen und Erfinder des neuartigen Smart Chain Processing (SCP) - Konzepts, bekannt. Diese Kooperation wird Borealis maßgeblich bei der Vermarktung seiner kreislauforientierten Basischemikalien und Polyolefine helfen und sein Ziel unterstützen, bis zum Jahr 2025 an die 350 Kilotonnen an recycelten Polyolefinen in Umlauf zu bringen.

SCP-Konzept ohne Abfall
Das von Renasci entwickelte SCP-Konzept ist eine proprietäre Methode zur Maximierung der Materialrückgewinnung, um null Abfälle zu generieren. Das Konzept ist insofern einzigartig, als es die Verwertung mehrerer Abfallströme mit Hilfe unterschiedlicher Recyclingtechnologien ermöglicht – und das alles unter einem Dach. In der neu errichteten Renasci-SCP-Anlage in Oostende, Belgien, werden gemischte Abfälle – Kunststoffe, Metalle und Biomasse – automatisch identifiziert und mehrfach sortiert.

Nach der Trennung werden Kunststoffabfälle zuerst mechanisch recycelt, bevor sämtliche verbliebenen Materialien in einem zweiten Schritt chemisch zu Kreislaufpyrolyseöl und leichteren Produktfraktionen recycelt werden, die als Brennstoff für das Verfahren dienen.

Andere Arten von sortiertem Abfall wie Metalle oder organische Abfälle werden mit anderen Technologien weiterverarbeitet. Am Ende bleiben nur 5 % des ursprünglichen Abfalls übrig – und selbst diese Reststoffe werden nicht deponiert, sondern als Füllstoff für Baumaterialien verwendet. Durch diese äußerst effiziente Art der Verarbeitung wird der gesamte CO2-Fußabdruck dieser Abfallströme stark reduziert – ein weiterer Vorteil des kreislauforientierten SCP-Konzepts.

Das Kaskadenmodell – Borealis’ integrierter kreislauforientierter Ansatz
Borealis’ kreislauforientiertes Kaskadenmodell steht im Mittelpunkt des Bestrebens, eine echte Kreislaufwirtschaft zu realisieren. Indem sorgfältig ausgewählte, komplementäre Technologien kaskadierend kombiniert werden, wird der Kreislauf dabei zur Gänze geschlossen. Borealis will damit die Lebensspanne von Kunststoffprodukten auf möglichst nachhaltige Weise vervielfachen. Dies beginnt bei der Optimierung des Produktdesigns, um zuerst die Ökoeffizienz, dann die Wiederverwendbarkeit und schließlich die Rezyklierbarkeit zu maximieren. Sobald ein Produkt das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat, müssen wir den Kunststoffkreislauf schließen: zunächst mit mechanischem Recycling, um Produkte mit dem höchstmöglichen Wert, der höchstmöglichen Qualität und dem geringsten Kohlenstoff-Fußabdruck herzustellen; dann mit chemischem Recycling, als Ergänzung zum mechanischen Recycling, um Restströme weiter aufzuwerten, die sonst verbrannt oder im schlimmsten Fall auf Deponien endgelagert werden würden. Die aus dem mechanischen und chemischen Recycling gewonnenen aufgewerteten Rohstoffe werden in der Folge durch Borealis‘ Borcycle™-Recyclingtechnologie weiterverarbeitet. Diese Technologie, die sich aus Borcycle M für mechanisches Recycling und Borcycle C für chemisches Recycling zusammensetzt, liefert qualitativ hochwertige Materiallösungen für komplexe Einsatzbereiche, wie beispielsweise Lebensmittelverpackungen oder Healthcare-Anwendungen.

Das SCP-Konzept steht im Einklang mit Borealis‘ Ziel, den Abfallkreislauf von Kunststoffen basierend auf seinem kreislauforientierten Kaskadenmodell zu schließen.

ANDRITZ präsentiert auf der ANEX/SINCE 2021 in Shanghai, China, vom 22. bis 24. Juli 2021 seine innovativen Produktionslösungen für Vliesstoffe und Textilien. Das Produktportfolio umfasst modernste Vliesstoff- und Textilproduktionstechnologien wie Air-Through-Bonding, Needlepunch, Spunlace, Spunbond, Wetlaid/Wetlace, Converting, Textilveredelung, Airlay, Recycling und Bastfaserverarbeitung.

Einer der größten Endproduktbereiche für Vliesstoffe sind Materialien für langlebige Anwendungen. Innenverkleidungen für Autos, Materialien für das Bauwesen, Geotextilien, Kunstleder für Kleidung und Möbel, Teppichböden, Filtration und viele andere Industrien setzen auf den Einsatz von Vliesstoffen, die im Needlepunch-Verfahren hergestellt werden.

Die Prozesse von ANDRITZ Nonwoven spielen eine Vorreiterrolle bei der Herstellung von biologisch abbaubaren Materialien. Seit vielen Jahren bietet ANDRITZ verschiedene Verfahren wie Spunlace, Wetlace und Wetlace CP an, die ein wesentliches Ziel verfolgen: Die Eliminierung von Kunststoffanteilen unter Beibehaltung der hohen Qualität der gewünschten Produkteigenschaften. Solche Prozesse erreichen eine hohe Leistung ausschließlich mit plastikfreien Rohstoffen. Der zusätzliche Vorteil der Verwendung einer Fasermischung – wie z.B. Zellstoff, Kurzschnitt-Cellulosefasern, Viskose, Baumwolle, Hanf, Bambus oder Leinen – ohne chemische Zusätze, führt zu einem 100% nachhaltigen Vliesstoff und erfüllt damit die Bedürfnisse der Kunden und unterstützt die starke Tendenz, sich von Kunststoffen und Synthetik abzuwenden.

Die neueste Entwicklung auf diesem Gebiet ist die ANDRITZ neXline wetlace CP-Linie. Dieses Verfahren kombiniert die Vorteile von zwei Faserlegetechnologien ¬¬– Inline-Drylaid und Wetlaid – mit der Verfestigung durch Wasserstrahlen. Naturfasern wie Zellstoff oder Viskose können problemlos verarbeitet werden und erzeugen ein leistungsstarkes und kosteneffizientes Feuchtwischtuch, das vollständig biologisch abbaubar und plastikfrei ist.

• Leitlinien der EU-Kommission zur Umsetzung der Einwegkunststoffrichtlinie veröffentlicht
• Ab 03. Juli 2021 einheitliche Kennzeichnungspflicht für Feuchttücher und Damenhygiene-Produkte, die Kunststoff enthalten
• Holzbasierte, biologisch abbaubare Lenzing Fasern der Marke VEOCEL™ als nachhaltige Alternative zu Kunststoff

Die Lenzing Gruppe begrüßt den Erlass der Leitlinien zur Umsetzung der am 05. Juni 2019 in Kraft getretenen Einwegkunststoffrichtlinie (EU) 2019/904¹. Die EU-Kommission präzisiert darin, welche Produkte in den Anwendungsbereich der Richtlinie fallen, und sorgt damit für Klarheit im gemeinsamen Kampf der EU-Mitgliedsstaaten gegen die Umweltverschmutzung durch Plastikabfälle. Eine nachhaltige und innovative Lösung für dieses vom Menschen gemachte Problem bieten die holzbasierten und biologisch abbaubaren Cellulosefasern der Lenzing wie jene der Marke VEOCEL™.

Einheitliche Kennzeichnungsvorschriften für bestimmte Einwegkunststoffprodukte
Die Einwegkunststoffrichtlinie sieht ab 03. Juli 2021 auch einheitliche Kennzeichnungsvorschriften für bestimmte Produkte auf der Verpackung oder auf dem Produkt selbst vor. Darunter fallen etwa Damenhygiene-Produkte und Feuchttücher für Körper- und Haushaltspflege, die Kunststoffe enthalten.

Konsument/innen wollen nachhaltige Hygieneprodukt
Lenzing gibt Konsument/innen bereits heute, noch vor der Umsetzung der Einwegkunststoffrichtlinie, eine deutliche Orientierungshilfe bei ihren Kaufentscheidungen: Produkte, die das Logo der Marke VEOCEL™ auf der Verpackung tragen, folgen strengen Zertifizierungskriterien. Konsument/innen haben damit die Gewissheit, dass diese biologisch abbaubares, cellulosisches Material enthalten.

Eine im Oktober 2019 durchgeführte Marketagent Umfrage² aus dem deutschsprachigen Raum belegt, dass 9 von 10 Konsument/innen ihr Kaufverhalten bei Feuchttüchern sofort ändern würden, sollte sich herausstellen, dass ihr aktuelles Produkt Kunststoff enthält. Dieses Ergebnis lässt darauf schließen, dass sich mit Inkrafttreten der Kennzeichnungspflicht für Einwegkunststoffartikel eine neue Marktdynamik entwickelt. Weltweit werden laut einer Smithers Studie³ jährlich rund 500.000 Tonnen erdölbasierte Fasern für die Produktion von Feuchttüchern eingesetzt.

¹ Richtlinie (EU) 2019/904 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 5. Juni 2019 über die Verringerung der Auswirkungen bestimmter Kunststoffprodukte auf die Umwelt
² Repräsentative Marketagent Online-Umfrage, n = 1.005 (14 - 69 Jahre aus Österreich und Deutschland). https://itsinourhands.com/
³ Smithers Report “The Future of Global Nonwoven Wipes to 2023”, publiziert im Jahr 2018, Seite 23, Referenzjahr 2018

• Dr. Christoph Gürtler und Prof. Walter Leitner in der Kategorie Industrie nominiert
• CO₂ als Rohstoff wirtschaftlich nutzbar gemacht
• Technologie ist Basis für eine Vielzahl marktfähiger Produkte

Das Europäische Patentamt (EPA) hat die Nominierung der deutschen Chemiker Dr. Christoph Gürtler (Covestro AG) und Prof. Walter Leitner (Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion und RWTH Aachen) als Finalisten in der Kategorie „Industrie“ des Europäischen Erfinderpreises 2021 für ihre Rolle bei der Entwicklung einer neuen Technik zur Verwendung von Kohlendioxid (CO₂) bekanntgegeben. Die Technologie ermöglicht es, das schädliche Klimagas CO₂ als wertvollen Rohstoff für nachhaltige Kunststoffe zu nutzen. Das Verfahren verwendet chemische Katalysatoren, um Reaktionen zwischen CO2 und einem herkömmlichen Rohstoff anzutreiben. Dabei entstehen sogenannte Polymere  auf nachhaltigere und wirtschaftlich tragfähige Weise. Das CO₂ ist dabei fest eingebunden.

CO₂ geht nur sehr mühsam chemische Verbindungen ein. Dieses Problem musste das Team um Christoph Gürtler und Walter Leitner lösen. Der Durchbruch gelang durch die exakte Kontrolle der Reaktion zwischen CO₂ und dem Erdöl-basierten Propylenoxid in Gegenwart eines maßgeschneiderten Katalysatorsystems.

Das dabei entstehende so genannte Polyol wurde von Covestro unter dem Produktnamen cardyon® zur Marktreife  gebracht. Es wird bereits zur Herstellung von weichem Schaumstoff  für Matratzen, für Kleber in Sportböden, Polsterungen in Schuhen und in Autoinnenräumen eingesetzt. An der Schwelle zur Marktreife stehen elastische Textilfasern. Forschungsprojekte haben erfolgreich gezeigt, dass sich CO₂ auch für Dämmstoffe aus Hartschaum und für Tenside, zum Beispiel in Waschmitteln, nutzen lässt.

Die anstehende Verkehrswende ist eines der zentralen wirtschaftlichen und industriellen Themen unserer Zeit. Umweltschutz und ein möglichst nachhaltiger Umgang mit unserem Planeten und seinen endlichen Ressourcen sowie der Wunsch nach individueller Mobilität dürfen sich zukünftig nicht mehr gegenseitig ausstechen. Es gilt Lösungen zu finden, die beide Wünsche gleichberechtigt berücksichtigen.

In den letzten Jahren steht bei der Betrachtung möglicher Alternativer Antriebssysteme vor allem der Wechsel von klassischen Verbrennungsmotoren hin zur Elektro-Mobilität im Fokus. Auch wenn es zahlreiche weitere Optionen gibt, so ist diese das derzeit politisch und auch wirtschaftlich oftmals präferierte Modell, auf das die Automobilindustrie mit allen vor- und nachgelagerten Industriezweigen reagieren muss.

Auch für die Composites-Industrie ergeben sich neue Herausforderungen. Bislang ist der Transportbereich mit einem Anteil von 32 % das zweitwichtigste Anwendungssegment der Composites Industrie (vgl. Abb. 1). Betrachtet werden hier alle Lang- sowie Endlosfaserverstärkten Materialsysteme. Änderungen und neue Impulse in diesem so wichtigen Bereich haben, sowohl für die deutsche Industrie generell als auch für die Zulieferindustrie im Speziellen, einen fundamentalen Einfluss auf viele Akteure im Composites-Markt.

Bereits vielfach wurde in den letzten Monaten ein Abgesang auf die Composites im Automobilbereich angestimmt, da Leichtbau seinen Einfluss bei der E-Mobilität vermeintlich verloren habe. Dies muss sich, wenn man die reine Physik betrachtet, schon grundlegend als falsch herausstellen und wurde mittlerweile ja auch vielfach entkräftet. Darüber hinaus wird aber übersehen, dass Composites über ein enorm vielfältiges und breites Eigenschaftsniveau, auch über den Leichtbau hinaus aufweisen. Die Leichtbaumöglichkeiten sind nur ein Baustein der für den Einsatz von Composites, vor allem auch in der Elektromobilität spricht.

Wie genau Composites zukünftig eingesetzt werden können und wo sich die meisten Potenziale zeigen, dass war Thema einer Arbeitskreissitzung der AVK zum Thema "Werkstoffeigenschaften und -anforderungen für die E-Mobilität“. Mehr als 150 angemeldete Teilnehmer informierten sich am 24. März über den aktuellen Stand aus Forschung und Entwicklung sowie derzeitige und zukünftige Anwendungsszenarien.

Leitfähige Kunststoffe, Kunststoffe im Hochvoltbereich, aber auch direktgekühlte Motoren aus faserverstärkten Kunststoffen waren dabei ebenso Thema, wie neue Materialentwicklungen und konkrete Anwendungsfelder im PKW-Bereich.

Potenziale für den Einsatz von Kunststoffen und ganz speziell auch Composites zeigen sich beispielsweise im Bereich des Batteriegehäuses bzw. des Deckels der Batteriegehäuse.

Das Batteriegehäuse inklusive Deckel ist in einem Fahrzeug ein Teil der gesamten Fahrzeugstruktur. Das Gehäuse beherbergt die Zellen, die Kühlung, die Verkabelung und schützt vor Crash-/Crush- Schäden. Composites verfügen u. a. über eine gute Zug- und Biegefestigkeit und erhöhen die Steifigkeit. Darüber hinaus ist eine hohe Formstabilität und elektrische Isolation garantiert. Spontanversagen des Bauteils gibt es nicht. EV (electric vehicle)-Batterien haben in der Regel große Dimensionen und ein komplexes Design. Große Bauteile und komplexe Formen lassen sich mit Composites in einem Bauteil darstellen, mehrstufige Verarbeitungsprozesse entfallen. Dies sind nur einige der Vorteile, die durch den Einsatz von Composites entstehen können. Die Experten des AVK-Arbeitskreises waren sich einig: die Elektromobilität bietet vielfältige Chancen für Composites. Man muss als Industrie die sich bietenden Möglichkeiten gemeinsam angehen, um von den anstehenden Änderungen profitieren zu können. Darüber hinaus muss die Vorteilhaftigkeit der Materialien zukünftig noch besser nach außen und zu potenziellen Nutzern/Anwendern kommuniziert werden.

Deswegen wurde entschieden, die Arbeit gemeinsam fortzusetzen. Ein nächstes Treffen des Arbeitskreises „Werkstoffeigenschaften und -anforderungen für die E-Mobilität“ wird am 24.06.2021 stattfinden.
 

Sächsische Mittelständler kämpfen mit Innovation und Know-how im Bereich der FFP2-Masken gegen minderwertige Qualität aus Asien.

„Den Mittelständlern wurden von der Bundesregierung viele Millionen für die Entwicklung von textiler Schutzausrüstung in der Pandemie versprochen. Doch angekommen ist bei den Textilern in Sachsen bis jetzt nichts“, stellt Dr.-Ing. Jenz Otto, Hauptgeschäftsführer des Verbandes der Nord-Ostdeutschen Textil- und Bekleidungsindustrie e.V. (vti), enttäuscht fest. Während die deutschen Bürger in den Apotheken nach wie vor Masken aus China mit teilweise fragwürdigen Kennzeichnungen auf die Gutscheine der Bundesregierung erhielten, würden für die Qualitätsmasken „made in Germany“ internationale Vertriebswege aufgebaut.

Sächsische Textilunternehmen aus dem vti-Verbandsgebiet, die den Aufrufen der Regierung zur Produktion von Schutzausrüstung im Frühjahr 2020 mit Euphorie, viel Enthusiasmus, hohen Investitions- und Entwicklungskosten gefolgt sind und den Versprechungen vertraut haben, seien bei der Förderung leer ausgegangen.

Das weltweit agierende Unternehmen Norafin Industries (Germany) GmbH (Norafin) führt die Tradition der Textil- und Vliesstoffindustrie fort.
Als die Corona-Pandemie im Frühjahr 2020 in Deutschland ankam, entstand ein neuer Produktionszweig bei Norafin.

Der Vliesstoffspezialist Norafin fand sich mit dem Anlagenbauer XENON Automatisierungstechnik GmbH aus Dresden zusammen. Beide Unternehmen entwickelten eine High-Tech-Maskenproduktionsanlage, die zertifizierte FFP2-Masken vollautomatisiert, ohne manuelle Arbeitsschritte produziert. Ab Juni waren 20.000 Alltagsmasken „Nora LIGHT“ pro Woche mit der ersten Pilot-Anlage möglich. Mittlerweile ist bereits der Nachfolgetyp mit einer Kapazität von 250.000 Masken pro Woche in Betrieb.

Die zertifizierte FFP2 Maske „Nora F“ filtert mindestens 94 Prozent der Partikel und Aerosole größer als 0,6 μm. Damit minimiert sie für den Träger und sein Gegenüber das Corona-Infektionsrisiko im geforderten Standard.Die Maske besteht aus vier Schichten Spezialvliesstoff. Die Außenlage (100 Prozent PET) sorgt für Stabilität und eine erste Filterung von Staub, die doppelte Mittellage (100 Prozent Polypropylen) sichert die Filtration der Aerosole ab und die Innenlage (ebenfalls 100 Prozent PET) transportiert die Feuchtigkeit der Atemluft nach außen.

Diese Masken können auch in der industriellen Anwendung in rauen Arbeitsumgebungen für den sicheren Arbeitsschutz im Umgang mit Glasfasern, Metall, diversen Kunststoffen und Ölnebel sorgen.

Die nächste Innovationsstufe der „Nora F“ ist mit drei Schwerpunkten bereits fest geplant. Dabei stehen die Nachhaltigkeit mit recyclingfähigen und kompostierbaren Materialien, die antivirale und bakterielle Funktionalität sowie der Tragekomfort im Blickpunkt des Entwicklungsteams um Marc Jolly, Head of R&D und Johannes Loos, Business Unit Manager bei Norafin.

André Lang, Geschäftsführer von Norafin, und sein Team sind hochmotiviert an die Entwicklung und Herstellung der Masken gegangen, haben viele Zusatzschichten mit den XENON-Ingenieuren für die Maske „made in Saxony“ aufgebracht und jeweils hohe sechsstellige Summen investiert. Umso enttäuschter war das Team als der Ablehnungsbescheid für die Förderung der sächsischen Maskenproduktion vom Bundeswirtschaftsministerium einen Tag vor Weihnachten ankam.
Norafin geht daher jetzt auch eigene internationale Vertriebswege.

Dr.-Ing. Jenz Otto vom vti plant für die Unterstützung der Vertriebsaktivitäten der Unternehmen aus dem Verband auch in diesem Jahr wieder eine Präsentationsveranstaltung mit Anwendern textiler Gesundheits- und Schutzausrüstung am 28. September 2021 in Chemnitz.

• Erstmals in Deutschland trennt Pilotanlage Post-Consumer-Kunststoffabfälle und liefert marktreife Polymermaterialien
• Markeneigentümer und Weiterverarbeiter erhalten Zugang zu den Produkten, um Qualität und Markteignung zu prüfen
• EverMinds™ im Einsatz: Plattform für „Open Innovation“ bündelt essenzielles Fachwissen, um die Kreislaufwirtschaft voranzutreiben

Borealis und TOMRA haben heute die Inbetriebnahme ihrer hochmodernen Pilotanlage für mechanisches Recycling in Lahnstein, Deutschland, bekanntgegeben. Dieser Erfolg ist das Ergebnis einer Partnerschaft von Unternehmen aus den Bereichen Chemie und Technologie und soll unübertroffene Resultate liefern.

Die hochmoderne Anlage kann sowohl Folien als auch feste Kunststoff-Haushaltsabfälle recyceln. Und im Gegensatz zu vielen anderen Recyclinganlagen liefert sie fortschrittliche Materiallösungen, die für anspruchsvollste Kunststoffanwendungen in zahlreichen Bereichen, wie zum Beispiel für Konsumgüter oder für Automobilanwendungen benötigt werden. Mit ihrem hohen Reinheitsgrad, dem geringen Geruch, einer hohen Produktbeständigkeit und den leichten Farbabweichungen werden die Borcycle™ M Recycling-Polyolefine den Qualitätskriterien der Kunden entlang der gesamten Wertschöpfungskette mehr als gerecht.

Der Zweck dieser Demo-Anlage besteht darin, Produkte für Markeneigentümer und Weiterverarbeiter herzustellen und deren Eignung für die anspruchsvollen Anwendungen zu prüfen und nachzuweisen. Die erfolgreiche technische Umsetzung wird die Basis für eine fortschrittliche Recyclinganlage im kommerziellen Maßstab bilden.

„Diese Anlage ist nur der Anfang dessen, was möglich ist, wenn die Hauptakteure der Wertschöpfungskette zusammenkommen, um einen wirklich nachhaltigen, signifikanten Einfluss auf dem Markt zu erzielen“, erklärt Volker Rehrmann, Executive Vice President und Head of Circular Economy bei TOMRA. „Nachdem wir gerade die neue Abteilung für Kreislaufwirtschaft ins Leben gerufen haben, ist klar, welch große Rolle die Abfallwirtschaft und Schlüsselprojekte wie dieses auf dem Weg in eine nachhaltige Zukunft spielen. Wir sind stolz darauf, die Initiative ergriffen zu haben. Die Anlage gehört zu den fortschrittlichsten mechanischen Recyclinganlagen für Post-Consumer-Polymerabfälle. Sie ist und wird eine wichtige Voraussetzung dafür sein, dass wir den Umstieg auf eine Kreislaufwirtschaft in den kommenden Jahren weiter beschleunigen können, und wir freuen uns, ein Teil dieses Pionierprojekts zu sein.“

Die Anlage wird von Borealis, TOMRA und Zimmerman gemeinsam betrieben. Borealis ist für den wirtschaftlichen Erfolg der Anlage verantwortlich und bringt seine Fachkenntnisse und sein umfangreiches Wissen in den Bereichen Innovation, Recycling und Compounding ein. TOMRA, ein Anbieter technologieorientierter Lösungen, steuert sein fundiertes Fachwissen und umfassende Prozess- und Marktkenntnisse bei, die wiederum durch fortschrittliche Sammel- und Sortiersysteme zur Kreislaufwirtschaft beitragen. Zimmerman ist ein Abfallentsorgungsunternehmen mit Erfahrung im Bereich der Trennung verschiedener Abfallarten, einschließlich Kunststoffen, und zeichnet für den erfolgreichen Anlagenbetrieb und die Produktqualität verantwortlich.

„Bei P&G stellen wir Verpackungen für das ‚nächste Leben‘ her, um eine robustere Kreislaufwirtschaft voranzutreiben. Wir müssen das Angebot an hochwertigem, recyceltem Kunststoff erhöhen, damit die Industrie diese Vision verwirklichen kann“, erklärt Gian De Belder, Procter & Gamble (P&G) Technical Director, R&D Packaging Sustainability. „Der innovative neue Ansatz, den Borealis verfolgt, hat Potential, sowohl die Qualität als auch die für unsere Marken verfügbare Menge an PCR maßgeblich zu steigern und uns dabei zu helfen, unser Ziel für 2030 zu erreichen, nämlich die Menge an eingesetzter Neuware für Verpackungen um 50% oder 300 Kilotonnen pro Jahr zu senken. Die ersten Produkttests waren wirklich vielversprechend!“

• Kohlenstoff mit mehreren Leben

Geht es um die Zukunft der motorisierten Mobilität, reden alle vom Antrieb: Wie viel E-Auto, wie viel Verbrenner verträgt die Umwelt und braucht der Mensch? Zugleich stellen neue Antriebe erhöhte Anforderungen nicht nur an den Motor, sondern auch an dessen Gehäuse und die Karosse: Für solch anspruchsvolle Anwendungen kommen häufig Carbonfasern zum Einsatz. Wie der Antrieb der Zukunft, sollten auch die Werkstoffe am Fahrzeug umweltfreundlich sein. Deshalb ist Recycling von Carbonfasern gefragt. Lösungen dafür haben Institute der Zuse-Gemeinschaft entwickelt.

Carbonfasern, auch als Kohlenstofffasern oder verkürzt als Kohlefasern bekannt, bestehen fast vollständig aus reinem Kohlenstoff. Sehr energieaufwändig wird er bei 1.300 Grad Celsius aus dem Kunststoff Polyacrylnitril gewonnen. Die Vorteile der Carbonfasern: Sie haben kaum Eigengewicht, sind enorm bruchfest und stabil. Solche Eigenschaften benötigt man z.B. am Batteriekasten von E-Mobilen oder in Strukturbauteilen der Karosserie. So arbeitet das Sächsische Textilforschungsinstitut e.V. (STFI) aktuell gemeinsam mit Industriepartnern daran, statisch-mechanische Stärken der Carbonfasern mit Eigenschaften zur Schwingungsdämpfung zu verknüpfen, um die Gehäuse von E-Motoren im Auto zu verbessern. Angedacht ist in dem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekt die Entwicklung sogenannter Hybridvliesstoffe, die neben der Carbonfaser als Verstärkung weitere Faserstoffe enthalten. „Wir wollen, die Vorteile unterschiedlicher Faserstoffe verbinden und so ein optimal auf die Anforderungen abgestimmtes Produkt entwickeln“, erläutert Marcel Hofmann, STFI-Abteilungsleiter Textiler Leichtbau.

Damit würden die Chemnitzer Forschenden bisherige Vliesstoff-Lösungen ergänzen. Sie blicken auf eine 15-jährige Geschichte in der Arbeit mit recycelten Carbonfasern zurück. Der globale Jahresbedarf der hochwertigen Fasern hat sich im vergangenen Jahrzehnt fast vervierfacht, laut Angaben der Industrievereinigung AVK auf zuletzt rd. 142.000 t. „Die steigende Nachfrage hat das Recycling immer stärker in den Fokus gerückt“, betont Hofmann. Carbonfaserabfälle sind ihm zufolge für etwa ein Zehntel bis ein Fünftel des Preises von Primärfasern erhältlich, müssen aber noch aufbereitet werden. Dreh- und Angelpunkt für den Forschungserfolg der recycelten Fasern sind konkurrenzfähige Anwendungen. Die hat das STFI nicht nur am Auto, sondern auch im Sport-Freizeitsektor sowie in der Medizintechnik gefunden, so in Komponenten für Computertomographen. "Während Metalle oder Glasfasern als potenzielle Konkurrenzprodukte Schatten werfen, stört Carbon die Bilddarstellung nicht und kann seine Vorteile voll ausspielen“, erläutert Hofmann.

Papier-Knowhow nutzen
Können recycelte Carbonfasern nochmals den Produktkreislauf durchlaufen, verbessert das ihre CO2-Bilanz deutlich. Zugleich gilt: Je kürzer die Carbonfasern, desto unattraktiver sind sie für die weitere Verwertung. Vor diesem Hintergrund entwickelten das Forschungsinstitut Cetex und die Papiertechnische Stiftung (PTS), beide Mitglieder der Zuse-Gemeinschaft, im Rahmen eines Forschungsvorhabens ein neues Verfahren, das bislang wenig geeignet erscheinende Recycling-Carbonfasern ein zweites Produktleben gibt. „Während klassische Textilverfahren die ohnehin sehr spröden Recycling-Carbonfasern in Faserlängen von mind. 80 mm trocken verarbeiten, beschäftigten wir uns mit einem Verfahren aus der Papierindustrie, welches die Materialien nass verarbeitet. Am Ende des Prozesses erhielten wir, stark vereinfacht gesprochen, eine flächige Matte aus recycelten Carbonfasern und Kunststofffasern“, erläutert Cetex-Projektingenieur Johannes Tietze das Verfahren, mit dem auch 40 mm kurze Carbonfasern zu attraktiven Zwischenprodukten recycelt werden können. Das danach in einem Heißpressprozess entstandene Erzeugnis dient als Grundmaterial für hochbelastbare Strukturbauteile. Zusätzlich wurden die mechanischen Eigenschaften der Halbzeuge durch die Kombination mit endlosfaserverstärkten Tapes verbessert. Das Recyclingprodukt soll, so die Erwartung der Forschenden, glasfaserverstärkten Kunststoffen, Konkurrenz machen, z.B. bei Anwendungen im Schienen- und Fahrzeugbau. Die Ergebnisse fließen nun in weiterführende Forschung und Entwicklung im Kooperationsnetzwerk Ressourcetex ein, einem geförderten Verbund von 18 Partnern aus Industrie und Wissenschaft.

Erfolgreiche Umsetzung in der Autoindustrie
Industriereife Lösungen für die Verwertung von Carbonfaser-Produktionsabfällen werden im Thüringischen Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung Rudolstadt (TITK) entwickelt. Mehrere dieser Entwicklungen wurden mit Partnern beim Unternehmen SGL Composites in Wackersdorf industriell umgesetzt. Die Aufbereitung der so genannten trockenen Abfälle, hauptsächlich aus Verschnittresten, erfolgt nach einem eigenen Verfahren. „Dabei führen wir die geöffneten Fasern verschiedenen Prozessen zur Vliesherstellung zu“, sagt die zuständige Abteilungsleiterin im TITK, Dr. Renate Lützkendorf. Neben den Entwicklungen für den Einsatz z.B. im BMW i3 in Dach oder Hintersitzschale wurden im TITK spezielle Vliesstoffe und Verfahren für die Herstellung von Sheet Molding Compounds (SMC) etabliert, das sind duroplastische Werkstoffe, die aus Reaktionsharzen und Verstärkungsfasern bestehen und zum Pressen von Faser-Kunststoff-Verbunden verwendet werden. Eingang fand dies z.B. in einem Bauteil für die C-Säule des 7er BMW. „In seinen Projekten setzt das TITK vor allem auf die Entwicklung leistungsfähigerer Prozesse und kombinierter Verfahren, um den Carbonfaser-Recyclingmaterialien auch von den Kosten her bessere Chancen in Leichtbauanwendungen einzuräumen“, betont Lützkendorf. So liege der Fokus gegenwärtig auf dem Einsatz von CF-Recyclingfasern in thermoplastischen Prozessen zur Platten- und Profilextrusion. „Ziel ist es, die Kombination von Kurz- und Endlosfaserverstärkung in einem einzigen, leistungsfähigen Prozess-Schritt zu realisieren.“

• Die Tiny-House-Ausstellung »Wunderkammer der Bioökonomie« startet Ost-West-Tour im Wissenschaftsjahr.
• Besucher*innen lernen »Alte Bekannte« - vergessene Pflanzen - neu kennen.

In der interaktiven Ausstellung dreht sich alles um Pflanzen, Böden, Mikroben und Kulturen. Fraunhofer UMSICHT koordiniert das Projekt und entwickelte zusammen mit der Folkwang Universität der Künste die Workshops und Partizipationsformate. Ziel: Allen interessierten Menschen die vielseitigen Themen der Bioökonomie näherbringen und erlebbar machen.

Vom 26. bis zum 30. August 2020 startet die interaktiven Tiny-House-Ausstellung »Wunderkammer der Bioökonomie« ihre Deutschlandtour in Oppenheim (Rheinhessen). Mithilfe der »Alten Bekannte«, alltäglichen oder in Vergessenheit geratenen Dingen wie Sauerkraut, Wein oder Kompost, schlägt das im Wissenschaftsjahr 2020/21 geförderte Projekt eine Brücke zur Bioökonomie. Das komplexe Thema wird so anschaulich und in Workshops, Touren und Debatten erlebbar gemacht. Beim ersten Tourstopp stehen Pflanzen und deren Relevanz für die Bioökonomie im Mittelpunkt.

Seit jeher spielen Pflanzen für den Menschen eine besondere Rolle. Sie ernähren uns, versorgen uns mit Sauerstoff, wir bauen Möbel aus ihnen und verbrennen sie, um Wärme zu erzeugen. Pflanzen liefern uns Textilfasern und Biokunststoffe; sie sind für uns Stromquelle, Luftfilter und Schattenspender. Über Jahrtausende wurden diverse Pflanzen durch Zucht so verändert, dass wir sie vielfältig nutzen können. Doch der Klimawandel und der hohe Ressourcenverbrauch bringen neue Herausforderungen für die Pflanzenzucht mit sich. Können die »Alten Bekannten« einen Beitrag leisten, ihnen zu begegnen?

Alte und neue Pflanzenzuchtmethoden

Die »Wunderkammer der Bioökonomie« hält Antworten bereit und lässt Besucher*innen dabei selbst zu Entdecker*innen werden. In einem Workshop können mit altbekannten Methoden Zimmerpflanzen für zu Hause gezüchtet werden, die das Raumklima verbessern und anschließend auch mitgenommen werden dürfen. Expert*innen geben ihr Wissen über alte und neue Pflanzenzuchtmethoden weiter und debattieren anschließend mit dem Publikum, ob und wie diese zu einer nachhaltigen Gesellschaft beitragen können. Schließlich erwartet Interessierte eine Wanderung durch die Weinberge der Region Oppenheim, bei der sie erfahren, warum und wie Weinstöcke gezüchtet werden.

Nach dem einwöchigen Auftakt geht die Deutschlandtour des Projekts an drei weiteren Stationen weiter: Vom 22. bis zum 28. September dreht sich in Dresden alles um das Thema Boden, im Oktober werden in Thüringen Mikroorganismen unter die Lupe genommen und im November fragt die »Wunderkammer« in Dortmund, was Bioökonomie mit Kultur zu tun hat. Die Teilnahme an den Workshops ist kostenlos.

Wie können wir nachhaltiger leben, Ressourcen schonen und gleichzeitig unseren hohen Lebensstandard erhalten? Das Wissenschaftsjahr 2020|21 – Bioökonomie hält Antworten auf diese Frage bereit. Bürgerinnen und Bürger sind dazu eingeladen, im Dialog mit Wissenschaft und Forschung den Wandel hin zu nachhaltigen, biobasierten Produktions- und Konsumweisen zu diskutieren. In vielfältigen Formaten wird das Konzept der Bioökonomie mit all seinen Potenzialen und Herausforderungen erlebbar gemacht und aus unterschiedlichen Perspektiven beleuchtet. Die Wissenschaftsjahre sind eine Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gemeinsam mit Wissenschaft im Dialog (WiD).

Mehr Recycling ist nicht nur bei Kunststoffen, sondern auch bei vielen anderen Produkten und Materialien erforderlich, um die weltweite Übernutzung von Ressourcen zu bremsen. Das gilt für Metalle in Elektrogeräten oder Industrieanlagen ebenso wie für Sand oder Kies in Baustoffen. Forschungsinstitute der Zuse-Gemeinschaft arbeiten für Schlüsselbranchen erfolgreich am sparsameren Umgang mit wertvollen Rohstoffen.

Während für Verpackungen gesetzliche Vorgaben zur Steigerung des Recyclinganteils gelten, lebt das Interesse an mehr Recycling in anderen Branchen von wirtschaftlichen Anreizen. Das gilt z.B. für den begehrten Rohstoff Bauxit als Erz, der eine wichtige Basis für feuerfeste Werkstoffe ist. Die auch als Feuerbetone bekannten Produkte braucht man in Stahlwerken, Gießereien oder Kraftwerken mit ihren sehr hohen Temperaturen. Der Zugang zu den asiatischen Rohstoffquellen dürfte künftig nicht leichter werden. Das erhöht die Attraktivität des Recyclings in Deutschland. Feuerfeste Produkte sind aber sehr empfindlich auf die Auswahl der Rohstoffe und die fürs Recyceln vorgesehenen, eigentlich wertvollen Teile häufig leicht verunreinigt, so durch Eindringen von Gasen oder Flüssigkeiten. „Daher untersuchen wir, welche Auswirkungen bestimmte Verunreinigungen auf die Eigenschaften feuerfester Produkte haben und wie sich Rezepturen zielgerichtet auf den Einsatz von Recyclat-Rohstoffen hin optimieren lassen“, erläutert Christian Dannert von der Forschungsgemeinschaft Feuerfest (FGF), Mitglied der Zuse-Gemeinschaft.