Hochmoderne Schweizer Technologie für Biopolymere und Kunststoffrecycling
Bei vielen Dingen, die uns das Leben angenehm machen – Kleidung, Computer, Autos –, spielen Kunststoffe und ihre zahlreichen Vorteile eine wichtige Rolle. Das bringt für unseren Planeten jedoch ein immenses Abfallproblem mit sich. Technologische Fortschritte bei Biopolymeren und dem Kunststoffrecycling können helfen, dieses Dilemma zu lösen. Sulzer ist ein führender Hersteller von Polymilchsäuren (PLA) und baut ihre Forschungs- und Entwicklungskapazitäten in der Schweiz aus. Dabei investiert das Unternehmen in Testanlagen, um die Skalierung und Kommerzialisierung innovativer Biopolymerprozesse und Technologien für das Kunststoffrecycling zu fördern.
Heute werden jedes Jahr weltweit über 380 Millionen Tonnen Kunststoff produziert. Kunststoff ist ein wertvoller und vielseitiger Werkstoff, für den sich immer neue Anwendungsmöglichkeiten bieten. Durch die rasant ansteigende Produktion von Einwegprodukten aus Kunststoff sind die anfallenden Abfälle jedoch kaum noch zu bewältigen.
Ein grosser Teil des Kunststoffs landet als Plastikmüll in der Natur. Er sammelt sich an Stränden, im Meer oder verrottet Jahrzehnte lang auf Deponien. Die Verschmutzung unserer Umwelt mit Kunststoff ist inzwischen zu einem unserer drängendsten Umweltprobleme geworden.
Neue anwendungsspezifische F&E-Anlage für Biopolymere
Die über ihren gesamten Lebenszyklus nachteiligen Auswirkungen von Kunststoffen auf Basis fossiler Brennstoffe – Verunreinigung von Boden und Wasser, CO2-Emissionen, bei der Verbrennung freigesetzte Giftstoffe – machen deutlich, wie dringend alternative Biopolymere aus erneuerbaren Ressourcen benötigt werden.
Sulzer gehört zu den führenden Unternehmen auf diesem Gebiet und investiert jetzt in die Erweiterung des unternehmenseigenen F&E-Zentrums im schweizerischen Oberwinterthur. Mit ihrem Technologieportfolio auf dem Gebiet der Biopolymere stellt Sulzer nachhaltige, alternative Lösungen zur Verfügung, die einen erheblichen Beitrag für die Gesellschaft, Wirtschaft und Umwelt leisten.
„Auf dem Weg zur Kreislaufwirtschaft“
Torsten Wintergerste, Leiter der Sulzer-Division Chemtech, skizziert die Stolpersteine auf dem Weg zu einer Welt mit mehr nachhaltigen Kunststofflösungen und zeigt auf, wie die Innovationen von Sulzer uns aus der Kunststoffkrise heraushelfen können.
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Die F&E-Anlage für die Produktion von Biopolymeren in Winterthur.
Warum werden heute nicht mehr Biokunststoffe und Kunststoffrecyclingtechnologien genutzt? Welche Hürden gibt es?
Die Kunststofftechnik hat sich seit dem Zweiten Weltkrieg kontinuierlich entwickelt, und Produkte aus Holz, Glas oder Metall wurden nach und nach durch ihr preisgünstiges Pendant aus Kunststoff ersetzt. Diese technischen Kunststoffe sind nicht einfach zu recyceln, und sie lassen sich auch nicht einfach durch biobasierte Alternativen mit ähnlichen physikalischen Eigenschaften ersetzen, die zu vertretbaren Kosten produziert werden können. Zwar gibt es auf Labor- oder Pilotebene vielversprechende Technologien, aber diese Verfahren zu verbessern und für den Massenmarkt zu skalieren erfordert Zeit und Mühe. Zudem müssen alle Akteure in der Wertschöpfungskette ihre Prozesse optimieren und verschlanken. Staatliche Massnahmen zur Förderung der Verwendung von Bio- oder Recyclingmaterial können diesen Trend beschleunigen. Glücklicherweise ist man sich dieses Problems inzwischen weltweit bewusst, was den Übergang zur gewünschten Kreislaufführung von Kunststoffen beschleunigt.
Was macht die Technologie von Sulzer zur Herstellung von Biopolymeren so besonders?
Biopolymere werden aus natürlichen Rohstoffen hergestellt und sind deshalb abbaubar. Diese Rohstoffe werden durch biochemische oder chemische Prozesse in Biomonomere umgewandelt – die Bausteine der Biopolymere. Da Biomonomere aus natürlichen Ressourcen bestehen, enthalten sie verschiedene Fremdstoffe, die vor der Polymerisation entfernt werden müssen. Bei unserer Technologie werden die Biomonomere in hocheffizienten Prozessschritten hergestellt, gereinigt und in Biopolymere umgewandelt. Diese exklusive Produktionsplattform eignet sich für ein breites Spektrum sehr vielversprechender Biopolymere (beispielsweise PEF, PLA und mögliche Copolymere), die für Verpackungen, in der Landwirtschaft, im Transport oder für medizinische Zwecke verwendet werden können.
Was können Sie uns noch über das Forschungs- und Entwicklungsprogramm von Sulzer für Kunststoffe berichten?
Unser F&E-Programm steht auf drei Pfeilern: Funktionalität bei reduziertem Gewicht durch unsere Schäumtechnologie, Kunststoffrecycling im geschlossenen Kreislauf und nachhaltige Produktion von Biopolymeren. Hinter diesem Programm steht ein Team engagierter Prozessspezialisten, die sich dem ehrgeizigen Ziel verschrieben haben, eine Lösung für die ökologischen Herausforderungen unserer Zeit zu finden. Wir alle glauben fest daran, dass wir mit unseren Bemühungen um die Entwicklung fortschrittlicher Prozesslösungen für Polymerschäume und Biopolymere sowie für das Recycling von herkömmlichen Polymeren auf dem richtigen Weg sind.
Scale-up der Biokunststoffproduktion
Biopolymere wie Polymilchsäure (PLA) und Polyethylenfuranoat (PEF) bieten eine nachhaltige Alternative zu herkömmlichen Kunststoffen. Im Gegensatz zu PET basieren diese Werkstoffe auf erneuerbaren Rohstoffen wie Zucker, Stärke oder landwirtschaftlichen Abfällen.
Als ein führender Anbieter der gesamten PLA-Prozesskette aus einer Hand hat Sulzer bereits grosse industrielle PLA-Anlagen an Kunden geliefert. Zudem haben unsere Spezialisten im Labormassstab neue Polymere mit einzigartigen Sperreigenschaften und Zugfestigkeiten produziert, beispielsweise PEF und PLA-Copolymere mit aufregenden neuen physikalischen Eigenschaften, die den Rahmen der möglichen Anwendungen für Biopolymere erheblich erweitern (Bierflaschen! Komplexe Verpackungen!). Industriepartnerschaften verdeutlichen das Potenzial dieser Technologie, und die Produktionskapazität wird mit der neuen Pilotanlage im ersten Halbjahr 2021 erweitert.
Den Recyclinganteil bei Kunststoffen auf 50% erhöhen
Trotz verstärkter Anstrengungen auf dem Gebiet der Biopolymere sind die meisten Kunststoffe derzeit weder biologisch abbaubar noch wiederverwertbar und enden deshalb auf der Mülldeponie oder in Verbrennungsanlagen.
Um hier Abhilfe zu schaffen, entwickeln weltweit immer mehr Unternehmen chemische Recyclingverfahren. Man geht davon aus, dass der Recyclinganteil bei allen Kunststoffen mithilfe dieser Verfahren von heute etwa 15% bis 2030 auf 50% erhöht werden kann.
Bau einer Pilotanlage für das Kunststoffrecycling
2019 hat Sulzer ihre einzigartige und skalierbare Fraktionierungstechnologie erfolgreich unter Beweis gestellt. Sie kommt als wichtiger Reinigungsschritt im Rahmen von Plastic-to-Liquid-Recyclingverfahren bei Branchenpionieren wie dem dänischen Unternehmen Quantafuel zum Einsatz. Quantafuel hat eine Lösung entwickelt, um Kunststoffmüll in Treibstoff umzuwandeln. Wir werden nun in einem nächsten Schritt die Anwendungsmöglichkeiten dieser Technologie in einer eigenen neuen Pilotanlage im schweizerischen Allschwil weiterentwickeln und ausbauen.
Die Anlage ist darauf ausgelegt, die Produkte verschiedener Kunststoffrecyclingverfahren durch Trennung und/oder Reinigung zu verbessern. Die gereinigten Produkte werden dann als Treibstoff oder Monomere verwendet, was die Kreislaufführung von Kunststoffabfällen möglich macht. Wir testen das Verfahren bereits in unseren bestehenden Anlagen, während wir die neue Anlage auf den Beginn des Betriebs im zweiten Halbjahr 2021 vorbereiten.
Kosmetikverpackungen aus recycelten Kunststoffen und biokompatiblen Materialien
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Die Kosmetikindustrie vertraut bei ihren Verpackungen traditionell stark auf erdölbasierte Neukunststoffe. Inzwischen zeichnet sich in der Branche jedoch ein Trend zu nachhaltigen Lösungen ab. Geka setzt inzwischen auf Kosmetikverpackungen aus recycelten Kunststoffen und entwickelt Lösungen mit Biokunststoffen aus nicht essbaren natürlichen Ressourcen.
Der Fokus der Division Applicator Systems (APS) von Sulzer liegt auf Kosmetikverpackungen aus recycelten Kunststoffen, sogenannten PCR (Post-Consumer-Rezyklate), sowie aus Biokunststoffen aus nicht essbaren Ressourcen.
2020 hat Geka die „Reborn“-Kollektion von umweltfreundlichen Verpackungen für Augen- und Lippenkosmetika auf den Markt gebracht, die ausschliesslich aus nachhaltigen Komponenten besteht. Die Mascara-Flaschen basieren zu 100% auf PCR-PET (Polyethylenterephthalat), die Verschlusskappen auf reinem PCR-PP (Polypropylen), und die Fasern der Bürsten werden aus nicht essbarem Rizinusöl gewonnen. Trotz begrenzter globaler Produktionskapazitäten für PCR und einer hohen Nachfrage will Geka PCR in naher Zukunft vollständig in ihre Komponenten integrieren.
Biomaterialien bieten genau wie recycelte Kunststoffe ein hohes Potenzial. Im Vergleich zu ihren fossilen Äquivalenten weisen sie im Durchschnitt einen um 30–50% geringeren Kohlenstoffausstoss auf. Aufgrund der erforderlichen Modifikationen beim Produktdesign und bei den eingesetzten Werkzeugen können Biomaterialien jedoch allenfalls als mittelfristige Lösungen angesehen werden. Die Zugehörigkeit zum Sulzer-Konzern stellt für APS einen grossen Vorteil dar, denn die Schwesterdivision Chemtech ist ein führender Technologieanbieter von biobasierten Kunststoffen. Mithilfe dieses Know-hows und Netzwerks wird Geka Kosmetikverpackungen im Jahr 2021 und darüber hinaus noch nachhaltiger gestalten.
Die nachhaltige Produktion von Kunststoffen vorantreiben
Unsere Partnerschaften mit verschiedenen Universitäten wie beispielsweise der ETH Zürich, mit Start-ups, Kunden und anderen Stakeholdern in der Wertschöpfungskette versetzen uns in die Lage, diese neuen Lösungen innert kürzester Zeit auf den Markt zu bringen.
Die Verringerung von Kohlenstoffemissionen und die Eindämmung negativer Umweltauswirkungen stehen im Mittelpunkt der innovativen Lösungen von Sulzer. Wir helfen bei der kommerziellen Umsetzung von Ideen und tragen zur Förderung der Kreislaufwirtschaft bei.
Weitere Storys über unsere Produkte und Services finden Sie auf www.sulzer.com/stories.