Evonik meets Science Das Geschäftsfeld Chemie der Evonik Industries kooperiert mit Universitäten und setzt auf Vernetzung

Autor / Redakteur: Klaus Jopp / Anke Geipel-Kern

Wie Wissenschaft und Chemieindustrie voneinander profitieren können, zeigt die im Zwei-Jahres-Turnus stattfindende Konferenz „Evonik meets Science“. Ob die Entwicklung von Füllstoffen, die Reifen mit geringem Roll-widerstand ermöglichen oder die Erfindung von Katalysatoren für neue Pulverlacke – die Vernetzung von Universitätsforschung und Industrie bringt für beide Seiten Vorteile.

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Zum vierten Mal seit 2001 veranstaltet das Geschäftsfeld Chemie der Evonik Industries (vormals Degussa) das Wissenschaftsforum „Evonik meets Science“, und rund 200 Wissenschaftler aus dem In- und Ausland kamen in die Essener Philharmonie.

Mit zehn Millionen Euro jährlich unterstützt Evonik die rund 250 Universtäts-kooperationen, und Dr. Alfred Oberholz, als Vorstandsmitglied im Geschäftsfeld Chemie für Forschung und Entwicklung verantwortlich, unterstreicht einmal mehr, welche Bedeutung er dieser Zusammenarbeit beimisst: „Unsere Erfahrungen zeigen, dass wir beide Seiten systematisch miteinander vernetzen müssen. Ein intelligenter Wissenstransfer trägt dazu bei, dass unser Innovationsmotor rund läuft.“

Das System im Mittelpunkt

Weiterentwicklung ist auch in anderer Hinsicht gefragt. „Die klassische Organisation in der Chemie ist nicht mehr zielführend, wir müssen innerhalb der Wertschöpfungskette einen weiteren Schritt machen, um vom Material- zum Systemlieferanten zu werden.“ Deshalb plant Evonik die Gründung eines Systemhauses, das alle Aktivitäten und Ansätze der Chemie bündeln soll, um Kohlendioxid-Emissionen einzusparen. Dieses Vorhaben ist ähnlich angelegt wie die beiden Science-to-business-Zentren Nanotronic und Biotechnologie, in denen Grundlagenforschung, Anwendungstechnik und Vermarktung innovativer Produkte unter einem Dach stattfinden. Die Entscheidung über die neue Einrichtung soll schon in den nächsten Monaten fallen.

Katalysatoren und Kratzschutz

Das Spannungsfeld zwischen angewandter Produktforschung und Grundlagenforschung beleuchteten auch die Vorträge, die abwechselnd von einem Vertreter der Evonik und der Hochschulen gehalten wurden. Im Kompetenzfeld Coating & Bonding stellte Dr. Emmanouil Spyrou vom Geschäftsbereich Coating & Colorants neuartige Pulverlacke vor, deren wirtschaftliche Bedeutung kontinuierlich wächst. Lag die weltweit produzierte Menge vor 20 Jahren noch unter 200 000 Tonnen, hat sie inzwischen rund 1,3 Millionen Tonnen erreicht. Durch ein ausgefeiltes Katalysatorsystem ist es gelungen, den umweltfreundlichen, weil emissionsfreien Polyurethan-Lacken noch deutlich breitere Einsatzmöglichkeiten zu erschließen. So ist nun auch die Beschichtung temperatursensibler Substrate wie Holz, Kunststoff und Composite kein Prob-lem. Dank der Katalysatoren zeigen die neuen Formulierungen trotz ihrer hohen Reaktivität eine bisher nicht erreichte Lagerstabilität und benötigen deutlich geringe Vernetzungstemperaturen. In modernen Automobillacken, deren Entwicklung Prof. Thomas Brock von der Niederrhein Universität Krefeld vorstellte, spielen anorganische Partikel u.a. als Kratzschutz eine zunehmende Rolle. Welche Bedeutung sie generell erlangt haben, unterstrich Dr. Peter Nagler vom Geschäftbereich Aerosil & Silanes in seinem Übersichtsbeitrag zum Thema „Inorganic Particle Design“. Evonik gehört mit einer Produktion von etwa 1,7 Millionen Tonnen anorganischer Partikel pro Jahr, die einen Umsatz von rund 1,8 Milliarden Euro per anno generieren, zu den wichtigsten Herstellern weltweit. Das Produktportfolio umfasst einerseits Industrieruße (Carbon Blacks), gefällte Kieselsäuren (Silica) und eine ganze Reihe pyrogener Oxide. Grundsätzlich gibt es verschiedene Methoden zur Herstellung von Nanoteilchen – dazu zählen verschiedene Flüssig- und Gasphasensynthesen ebenso wie Mahlverfahren. Bei der Evonik werden insbesondere Fällungsprozesse und Flammenreaktionen eingesetzt.

Neue Synthesewege

Ganz neue Reaktionswege zur Partikelsynthese eröffnet der gasdynamische Prozess, den Evonik erfolgreich erprobt hat. Wesentliches Gestaltungsmerkmal sind zwei Venturidüsen, die den Reaktor begrenzen. Das Reaktionsrohr wird mit der Vorstufe und Heißgas beschickt. Hinter der ersten Düse erfolgen Partikelgenese und -wachstum. An der zweiten Venturidüse wird mit kaltem Wasser gequencht und die Reaktion so abgebrochen. Diese Anordnung verspricht gleich mehrere Vorteile: Zum einen lässt das Verfahren sehr hohe Heiz- und Kühlraten zu, außerdem ermöglicht es einen homogenen Durchsatz und ein ausgeglichenes Temperaturprofil. Auf diese Weise kann die gewünschte Teilchengröße selektiv eingestellt werden, wobei die Agglomeration insgesamt gering bleibt. Wie solche anorganischen Partikel sich in transparente Polymere einarbeiten lassen, demonstrierte Prof. Stefan Kaskel von der Technischen Universität Dresden. Bei der Integration von Nanoteilchen muss die Aggregation der Teilchen sicher verhindert werden, weil sonst die Transparenz leidet. Insgesamt steht eine große methodische Vielfalt – Mikroemulsionen und Phasentransfer, Monomer-Koordination und hydrothermales Zweiphasen-Wachstum – zur Verfügung. Die angestrebte in-situ-Erzeugung der Partikel im Polymer führt zur erforderlichen homogenen Verteilung der Teilchen. Im Kompetenzfeld „Designing with Polymers“ haben Forscher der Evonik mithilfe niedermolekularer Methacrylate eine neue Basis für hoch spezifische Drug-Delivery-Systeme in künftigen gentherapeutischen Anwendungen geschaffen. Für orale Anwendungen entwickelt das Unternehmen darüber hinaus zurzeit eine ergänzende Plattform auf der Basis eines körpereigenen Proteins, um die Resorption von Wirkstoffen in die Blutbahn zu verbessern. Auf dem zukunftsträchtigen Gebiet der Drug-Delivery-Systeme ist das Unternehmen Weltmarktführer und verfügt bereits über eine langjährige Expertise. Moderne Drug-Delivery-Systeme sorgen dafür, dass ein Wirkstoff vor Ort seine therapeutische Funktion möglichst optimal erfüllen kann. Solche Shuttles können z.B. dazu dienen, einen Wirkstoff ungehindert durch den Magen in den Darm zu transportieren. Vor dem Hintergrund der interessanten Strukturbildungsprinzipien, wie sie in Proteinen vorliegen, gewinnt die kontrollierte Integration von definierten Peptiden in synthetische Polymere an Bedeutung. Als Ergebnis entstehen Biokonjugate aus Peptidsegmenten und Polymerblöcken. „Sie öffnen den Weg für neue Aspekte in der Polymerchemie, die von den Bau-prinzipien der Biologie inspiriert sind“, so Dr. Hans Börner vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Golm. Die Peptidsegmente generieren die Möglichkeit der Selbstorganisation und haben zugleich das Potenzial, aktiv mit biologischen Systemen zu interagieren. Deshalb lassen sich solche Systeme nutzen, um in Polymeren und Polymermaterialien Strukturbildungsprozesse zu programmieren.

Fazit: Evonik meets Science hat erneut unter Beweis gestellt, wie wichtig der Dialog zwischen Hochschule und Industrie bleibt. Er ist weiterhin die Grundlage für Innovationen aus der Chemie, von denen alle profitieren.

Wieviel Geld fließt in die Forschung?

2006 hat Evonik, weltweit die Nummer 1 der Spezialchemie, 304 Millionen Euro für Forschung investiert, die umsatzbezogene F+E-Quote liegt damit bei 2,8 Prozent. 85 Prozent dieser Aufwendungen entfallen auf Projekte der Geschäftsbereiche, die spezifisch auf deren Kerntechnologien und -märkte ausgerichtet sind. Pro Euro eingesetztem Forschungsaufwand entsteht durch neue Produkte wieder rund ein Euro nachhaltiger Umsatz pro Jahr. Zudem basieren 20 Prozent des Umsatzes auf Produkten und Anwendungen, die jünger sind als fünf Jahre sind. Weltweit sind im Geschäftsfeld Chemie rund 2300 Mitarbeiter an mehr als 35 Forschungsstandorten tätig.

Der Autor arbeitet als Freier Wissenschaftsjournalist in Hamburg.

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