Forschungspressekonferenz 2023 BASF: Mit Forschung und Entwicklung nachhaltiger werden

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Verbesserte Straßenbeläge, Kunststofffolien für Flugzeuge, weniger Herbizideinsatz in der Landwirtschaft – Experten der BASF zeigten während einer Presseveranstaltung, wie der Konzern sein Produktportfolio auf mehr Nachhaltigkeit trimmen will. Zukünftig soll dies für die Forschungsabteilungen ein wichtiger Parameter bei der Entwicklung neuer Produkte sein.

Erstmals seit Ende der Corona-Pandemie hat die BASF am 1. Dezember wieder eine Forschungspressekonferenz mit Pressevertretern am Standort Ludwigshafen durchgeführt. Dr. Melanie Maas-Brunner, Vorstandsmitglied und Chief Technology Officer betonte in ihrer Eröffnungs-Keynote: „Chemie und Nachhaltigkeit – diese starke Verbindung sind wir bei BASF bereits vor langer Zeit eingegangen. Wir leisten als weltweit führendes Chemieunternehmen mit unseren innovativen Lösungen einen wichtigen Beitrag, um den nachhaltigen Umbau der Gesellschaft zu unterstützen und begrenzte Ressourcen optimal nutzen zu können.“ Wie dieser Beitrag konkret aussieht, hat Maas-Brunner gemeinsam mit Technologieexperten von BASF anhand aktueller Innovationsprojekte vorgestellt.

Mit Produkten, die in den vergangenen fünf Jahren aus der Forschung und Entwicklung (F&E) auf den Markt kamen, hat das Unternehmen den Umsatz in den vergangenen Jahren stetig steigern können und 2022 rund 12 Milliarden Euro erwirtschaftet. Die Innovationskraft zeige sich außerdem in den über 1.000 Patentanmeldungen im vergangenen Jahr, womit BASF wieder zur Spitzengruppe der Branche gehört. „Besonders freut mich, dass 40 Prozent dieser Patente auf Erfindungen mit besonderem Fokus auf Nachhaltigkeit entfielen und weitere 20 Prozent auf Themen rund um die Digitalisierung“, sagte Maas-Brunner. Zu diesen Erfolgen tragen weltweit rund 10.000 Mitarbeitende in der Forschung und Entwicklung bei. Ein aktuelles Forschungsprojekt, auf das Maas-Brunner näher einging, ist die Entwicklung von Materialien, die die Effizienz der Wasserelektrolyse deutlich verbessern. Die Wasserelektrolyse stellt den für die Transformation der Chemiebranche unverzichtbaren CO₂-freien Wasserstoff her.

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BASF überprüft Portfolio auf Nachhaltigkeit

Um seine Kunden auf dem Weg zu mehr Nachhaltigkeit zu unterstützen, hat das Unternehmen eine international anerkannte Methode mitentwickelt, mit der es sein Produktportfolio kontinuierlich überprüft: Sustainable Solution Steering (Triple-S). Mit dieser Bewertungsmethode analysiert BASF den Nachhaltigkeitsbeitrag der Produkte und klassifiziert diese in fünf Kategorien: Pioneer, Contributor, Standard, Monitored und Challenged. Haben Produkte ein deutliches Defizit bei ihrer Nachhaltigkeit (Challenged), will BASF sie spätestens nach fünf Jahren vom Markt nehmen. Im Jahr 2023 hat BASF eine überarbeitete Triple-S-Methode zur nachhaltigen Steuerung ihres Produktportfolios eingeführt, um es in Zukunft noch stärker auf Klimaschutz, Ressourceneffizienz und Kreislaufwirtschaft auszurichten. Im BASF-Bericht 2023, der am 23. Februar 2024 veröffentlicht werden wird, werden die Umsatzanteile in den fünf Kategorien spezifiziert. Zum Anteil der Produkte am Umsatz, die in den beiden höchsten Kategorien (Pioneer und Contributor) eingestuft sind, wird ein neues Ziel gesetzt. „Mit Triple-S messen wir transparent, wie nachhaltig wir agieren und wie wir uns verbessern“, betonte Maas-Brunner. Im weiteren Verlauf der Pressekonferenz zeigten dann BASF-Technologieexperten Beispiele für solche Produkte.

Straßenbelag, der länger hält

Straßen weltweit sind immer stärkeren Belastungen ausgesetzt: Der Schwerlastverkehr nimmt zu, gleichzeitig werden die klimatischen Bedingungen extremer, so dass Verkehrswege meist nach zehn bis zwölf Jahren ersetzt werden müssen. Mit B-2-Last (Bitumen to Last) hat BASF ein Bitumenadditiv entwickelt, das die Haltbarkeit von Straßen verbessert und gleichzeitig den CO₂-Fußabdruck beim Bau verringert.

Das Additiv – ein Reaktivsystem auf Basis von Isocyanaten – vernetzt die einzelnen Bestandteile des Bitumens zu einem Polymernetzwerk. Dieses verbessert die elastischen Eigenschaften des Bitumens, was zu einer längeren Haltbarkeit und Rissbeständigkeit der Straße führt – bei hohen und auch niedrigen Temperaturen. Dies konnte BASF zusammen mit akademischen Partnern in umfangreichen Prüfungen belegen. Die Verwendung des neuen Additivs sorgt außerdem dafür, dass beim Straßenbau 65 Prozent weniger Bitumenemissionen entstehen, denn das Mischgut kann bei niedrigeren Temperaturen verarbeitet werden.

Kunststofffolie verringert Kraftstoffverbrauch von Flugzeugen

Je geringer der Reibungswiderstand eines Flugzeugs in der Luft ist, desto geringer ist auch dessen Kraftstoffverbrauch und damit sein CO2-Ausstoß. Bereits seit den 1980er-Jahren sucht die Forschung nach Lösungen, die den Luftwiderstand verringern. Vorbild ist dabei auch die Natur, wie etwa die Haut des Hais, die mit winzigen Rippen auf ihrer Oberfläche die Reibung beim Schwimmen reduziert. Doch jetzt ist BASF-Forschern gemeinsam mit Lufthansa Technik mit der Entwicklung von Nova-Flex Shark-Skin der Durchbruch gelungen. Dieser funktionale Film reduziert die Reibung von Oberflächen, ist UV-beständig und widersteht auch schnell wechselnden Temperaturen und mechanischen Belastungen.

Das Bekleben der strömungsrelevanten Bereiche eines Flugzeugs mit Nova-Flex Shark-Skin reduziert den Luftwiderstand um 1,1 Prozent, was wiederum rund 400 Tonnen Kerosin und etwa 1.250 Tonnen CO₂ pro Flugzeug (bei einer Boeing 777-300ER-Passagierflugzeug) pro Jahr einspart. BASF arbeitet aktuell daran, den funktionalen Film für andere Industrien weiterzuentwickeln: Bei Rotorblättern von Windrädern kann der Oberflächenfilm zu einer effizienteren Stromerzeugung führen, bei Schiffsrümpfen den Treibstoffverbrauch reduzieren.

Probiotische Kosmetik gegen Falten

Auf der menschlichen Haut leben zahlreiche unterschiedliche Bakterien, die für die Gesundheit des größten Organs des Menschen wichtig sind. Über ihre genaue Funktion war bisher jedoch wenig bekannt. In einer Studie konnten Forscher von BASF nun nachweisen, dass auf der Haut jüngerer Menschen im Bereich der Augen Bakterien der Art Lactobacillus crispatus sehr häufig vorkommen. Im Inneren der Falten älterer Menschen sind diese jedoch nicht mehr nachweisbar. In-vitro-Studien zeigten, dass diese lebenden Bakterien die Bildung von Kollagen in den Hautzellen stimulieren können.

Auf Basis dieser Erkenntnis entwickelte BASF Probiolift. Es ist der erste kosmetische Wirkstoff, der hauteigene, lebende Probiotika – Lactobacillus crispatus-Bakterien – enthält. Seine Wirksamkeit wurde in einer randomisierten, doppelblinden klinischen Studie untersucht. Diese konnte belegen, dass der Wirkstoff dazu beiträgt, die Hautdichte der Probandinnen signifikant zu erhöhen und Stirnfalten zu mildern.

Pflanzen präziser schützen und weniger Herbizide-Einsatz

Unkräuter auf landwirtschaftlichen Flächen können zu Ernteverlusten von 30 Prozent und mehr führen. Landwirte kontrollieren Unkräuter meist, indem sie das gesamte Feld mit Herbiziden in einer einheitlichen Dosis besprühen. Um eine präzisere und nachhaltigere Unkrautkontrolle zu ermöglichen, haben BASF und Bosch in einem Joint Venture „One Smart Spray“ entwickelt, eine integrierte Hard- und Softwarelösung. Sie nutzt die digitale agronomische Plattform Xarvio von BASF und bietet eine automatisierte Erkennung und Behandlung von Unkräutern in Reihenkulturen in Echtzeit an. Während des Entwicklungsprozesses hat das Forschungsteam ein zusätzliches spezielles Softwaremodul entwickelt. Dadurch können Unkräuter erkannt werden und es wird empfohlen, wie diese am besten zu kontrollieren sind. Bosch ergänzt die Technologie durch Kameras, Sensoren und Algorithmen zur Pflanzen- und Unkrauterkennung. Dadurch erhalten Landwirte maßgeschneiderte Empfehlungen, wann der beste Zeitpunkt, welches das beste Produkt und die beste Dosierung beim Herbizideinsatz ist.

BASF und Bosch haben die Lösung zusammen mit Landwirten in Nordamerika, Südamerika und Europa getestet und zu einem digitalen Präzisionswerkzeug weiterentwickelt. Es kann beim Anbau von Weizen, Soja, Baumwolle, Mais und Raps mehr als 650 verschiedene Arten von Unkräutern ökonomisch und ökologisch effizient kontrollieren.

Batteriematerialien für die Zukunft der Mobilität entwickeln

Wenn Elektrofahrzeuge mit grünem Strom betankt werden, erzeugen sie während des Betriebs keine Emissionen. Allerdings ist ihre Produktion ressourcenintensiv. Dies gilt auch für die Herstellung der Kathodenmaterialien (Cathode active materials, CAM), die für die Batterie benötigt werden. BASF hat daher das Ziel, den ökologischen Fußabdruck ihrer Batteriematerialien entlang der gesamten Wertschöpfungskette deutlich zu verringern. Drei Bereiche stehen im Fokus: die Kathodenmaterialien selbst, ihr Produktionsprozess und das Recycling von Batteriematerialien am Ende des Lebenszyklus der Batterie.

Moderne Kathodenmaterialien sind von zentraler Bedeutung für die Leistung, Sicherheit und Kosten von Lithium-Ionen-Batterien in Elektrofahrzeugen. BASF verfügt in ihrer Forschung und Entwicklung über eine Vielzahl an Methoden, die einen entscheidenden Einfluss auf die Eigenschaften der Batteriematerialien haben: von der Zusammensetzung der Materialien, über verschiedene Partikelgrößen und -verteilungen bis hin zu Anpassungen der Porosität und Oberflächeneigenschaften. Damit können auch individuelle Kundenanforderungen berücksichtigt werden.

Ein weiterer Ansatzpunkt der Forscher ist es, durch einen angepassten Herstellungsprozess der Kathodenmaterialien den Anteil teurer Ausgangsmaterialien wie Nickel und Kobalt zu reduzieren, ohne dass sich die Leistungsfähigkeit der Batterie verringert. Zudem arbeitet BASF kontinuierlich daran, die Energie- und Ressourceneffizienz der einzelnen Prozessschritte zu verbessern und setzt Energie aus erneuerbaren Quellen ein. Ein wichtiger Hebel für nachhaltigere Batteriematerialien ist auch die verstärkte Verwendung recycelter Metalle wie Lithium, Nickel, Kobalt und Mangan. Die Ausbeute dieser Metalle beim Recycling zu erhöhen und gleichzeitig den Chemikalieneinsatz zu verringern, ist ein weiterer Schwerpunkt in der Batteriematerialforschung von BASF.

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