Rohstoffwandel in der Chemischen Industrie – nur noch eine Frage der Zeit

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Ein ganz anderer Weg wird mit der Erzeugung biobasierten Polyethlens (PE) gegangen. Polyethylen ist nicht biologisch abbaubar. Dafür existieren – zumindest in Europa – bereits etablierte Recyclingmöglichkeiten. Durch die Produktion der chemischen Plattformchemikalie Ethylen aus nachwachsenden Rohstoffen können die bestehenden Wertschöpfungsketten von der Produktion verschiedener Kunststoffe bis zum jeweiligen End-of-Life-Scenario genutzt werden.

Seit Ende 2010 produziert Braskem in Brasilien 200 000 Tonnen des biobasierten strukturanalogen Kunststoffs auf Basis von Bioethanol. Zwei weitere PE-Anlagen sowie Anlagen zur Produktion von Polypropylen und PVC sind für 2015 angekündigt. Die PE-Produktionskapazität wird sich damit auch verdoppeln. Laut der Studie „World Bioplastics“, die von der Freedonia Group 2011 veröffentlicht wurde, wird Ende dieser Dekade in Brasilien auch die industrielle Produktion von vollständig biobasiertem PET erwartet.

Der höhere Funktionalisierungsgrad (Alkohol- bzw. Säuregruppen) biobasierter Monomere gegenüber fossilen Ausgangsstoffen kann gezielt in unterschiedlichen Kunststoffanwendungen genutzt werden. Einige Beispiele: Biologisch erzeugte Dicarbonsäuren (Bernsteinsäure) und Polyole (Rizinusöl, 1,3-Propandiol) werden in biobasierten Polyestern, letztere auch in Polyurethanen eingesetzt. Aus Milchsäure lässt sich durch Dehydrierung Acrylsäure darstellen, das Monomer der Polyacrylsäure. Weitere Polyacrylate lassen sich aus der Veresterung der Acrylsäure mit Rizinusöl oder epoxidierten Pflanzenölen erzeugen. Butadien, das als Grundbaustein von Kautschuk dienen kann, lässt sich aus Ethanol darstellen. Derivate des Rizinusöls werden in Polyamiden eingesetzt.

Viele der hier genannten Beispiele bewegen sich als Feinchemikalien noch in Nischenmärkten, die einen höheren Produktpreis aus nachwachsenden Rohstoffen über spezielle Funktionalitäten als Alleinstellungsmerkmal rechtfertigen. Das können neben der biologischen Abbaubarkeit auch oberflächenspezifische Merkmale sein – z. B. verminderte Schaumbildung in Getränkebechern, wie im Falle von PLA. Eine weitere Marktdurchdringung hängt nicht allein von Herstellpreisen und Verfügbarkeit ab, sondern auch von der Schließung der Stoffkreisläufe für eine ressourceneffiziente Bereitstellung.

Biobasierte Schmierstoffe

Nach Angaben, die die Freedonia Group in der Studie „World Lubricants“ aus dem Jahr 2011 machte, lag der weltweite Bedarf an Schmierstoffen 2010 bei 36,7 Millionen Tonnen. Bis 2015 wird der Bedarf auf ca. 42 Millionen Tonnen ansteigen. In Deutschland werden laut der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) jährlich etwas über 1 Millionen Tonnen Schmierstoffe eingesetzt, davon ca. 3 Prozent (35 000 Tonnen) Bioschmierstoffe.

Bioschmierstoffe sind aber nicht mit biobasierten Schmierstoffen gleichzusetzen. Begrifflich werden darunter alle Schmierstoffe subsummiert, die biologisch schnell abbaubar sind, unabhängig davon, ob sie aus Mineralöl, Recycling-Öl, synthetisch formuliert oder biobasiert hergestellt sind. Aufgrund dieser Begrifflichkeit sind Einsatz und Mengen biobasierter Schmierstoffe nicht getrennt erfasst. Einer weiten Verbreitung von Bioschmierstoffen steht (noch) der Preis entgegen, der laut einer Marktanalyse von Global Industry Analysts um den Faktor zwei bis drei über den jeweiligen konventionellen Schmierstoffen liegt.

Biobasierte Schmierstoffe werden im Gegensatz zu petrobasierten Schmierstoffen generell aus Pflanzenölen hergestellt. Je nach Anforderung werden diese teilweise in nativer Form verwendet (natürliche Ester), teilweise erfolgt eine chemische Modifizierung (synthetische Ester). Das Anwendungsspektrum der biobasierten Schmierstoffe deckt bereits die gesamte Palette konventioneller Schmierstoffe ab und reicht damit von Hydraulikölen, Multifunktionsölen, Motoren- oder Getriebeölen, Schmierölen und Fetten bis zu Spezialölen, wobei der biogene Gehalt nach Empfehlung des Europäischen Komitees für Normung (CEN) mehr als 25 Prozent betragen sollte (CEN Technical Report 16227).

Aufgrund ihrer guten Haltbarkeit, ihrer geringen Toxizität und ihrer schnellen biologischen Abbaubarkeit sind biobasierte Schmierstoffe gerade für den Einsatz in umweltsensiblen Bereichen interessant. Eine spezielle Herausforderung stellt der Offshore-Bereich zur Erzeugung von Windenergie dar.

Obwohl noch Gegenstand von Forschung und Entwicklung, gibt es bereits vielversprechende Ergebnisse, die für den Einsatz von biobasierten Schmierstoffen in Windenergieanlagen sprechen: Biobasierte Schmierstoffe besitzen von Natur aus ein höheres Schmiervermögen als vergleichbare mineralölbasierte Produkte. Sie beeinflussen den Anlagenbetrieb in vielerlei Hinsicht positiv und zeichnen sich durch eine gute Handhabbarkeit und eine bessere Filtrierbarkeit aus. In einem neuen Forschungsprojekt (Win Lub II) werden Eignungs- und Verträglichkeitsuntersuchungen von biobasierten Schmierfetten und Hydraulikölen bei den führenden Herstellern von Anlagenkomponenten unter der Leitung von Fuchs Europe Schmierstoffe durchgeführt.

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