Nachhaltige Materialien im Einsatz: Wie die Industrie biobasierte Lösungen im großen Maßstab umsetzt
Von der Kette des Ricinus bis zum fortschrittlichen 3D-Druck: So verwandelt die Industrie die Versprechen nachhaltiger Materialien in konkrete Maßnahmen.
Die industrielle Umsetzung biobasierter Materialien ist keine zukünftige Verheißung mehr, sondern eine betriebliche Realität, die die Produktionsprozesse in Schlüsselbranchen wie Automotive, Luft- und Raumfahrt und fortschrittlicher Fertigung neu definiert. Durch strukturierte Programme, die verantwortungsvolle Landwirtschaft, europäische Forschung und Plattformen der Kreislaufwirtschaft integrieren, zeigen Unternehmen, dass Nachhaltigkeit und technische Leistungsfähigkeit im industriellen Maßstab koexistieren können.
Die nachhaltige Lieferkette vom Ursprung: Der Fall Pragati
Ein Modell der vertikalen Integration, das verantwortungsvolle Landwirtschaft mit der Produktion hochwertiger biobasierter Materialien verbindet.
Das Pragati-Programm ist ein konkretes Beispiel dafür, dass die Nachhaltigkeit von Materialien bereits vor der Produktionsphase beginnt. Diese Initiative konzentriert sich auf den nachhaltigen Anbau von Ricinus, der Pflanze, aus der das Öl gewonnen wird, das zur Herstellung der Rilsan® Polyamide 11-Familie von Polymeren verwendet wird – fortschrittliche Materialien, die auf erneuerbaren Rohstoffen basieren.
Das Programm geht über eine einfache Bio-basierte-Zertifizierung hinaus: Es arbeitet direkt mit lokalen Ricinus-Bauern zusammen, um die landwirtschaftlichen Praktiken zu verbessern und nachhaltige Lebensbedingungen zu gewährleisten. Dieser Ansatz der vertikalen Integration zeigt, dass Hochleistungsmaterialien auf der Grundlage einer verantwortungsvollen landwirtschaftlichen Lieferkette hergestellt werden können und sowohl ökologischen als auch sozialen Wert schaffen. Die daraus resultierenden Rilsan PA11-Polymere werden in fortschrittlichen industriellen Anwendungen eingesetzt, einschließlich 3D-Druck, wo ihre mechanischen Eigenschaften und ihre erneuerbare Herkunft einen konkreten Wettbewerbsvorteil darstellen.
Bio.3DGREEN: Europäische Innovation für fortschrittliche Polymere
Wie die europäische Forschung die Einführung von Biopolymeren in der hochtechnologischen Fertigungsbranche durch ein multidisziplinäres Konsortium beschleunigt.
Im Mai 2025 wurde das europäische Projekt Bio.3DGREEN gestartet, das 14 Partner aus neun Ländern in Europa und dem Vereinigten Königreich zusammenbringt, koordiniert vom Laser Zentrum Hannover. Das Konsortium integriert Kompetenzen, die von der Materialwissenschaft über die Lasertechnik bis hin zur künstlichen Intelligenz und industriellen Standardisierung reichen, mit Partnern wie dem Centro Ricerche FIAT, Tenneco Automotive Europe und dem DIN (Deutsches Institut für Normung).
Das von Horizon Europe bis Oktober 2028 finanzierte Projekt zielt darauf ab, auf Graphen basierende Komponenten zu entwickeln, die aus pflanzlichem Öl hergestellt werden, wobei ein Prozess zum Einsatz kommt, der als CO2-positiv konzipiert ist. Ziel ist es, in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- sowie Schiffsbauindustrie fossile Materialien für NVH-Anwendungen (Noise, Vibration and Harshness) durch biomimetische, poröse Strukturen zu ersetzen, die natürliche Architekturen wie den menschlichen Knochen oder Meeresschwämme nachahmen.
Die Beteiligung von Industrieakteuren wie FIAT und Tenneco signalisiert das direkte Interesse der Automobilbranche an dieser Technologie, während die Einbindung des DIN sicherstellt, dass die neuen Materialien von gemeinsamen Industrienormen begleitet werden, ein entscheidender Faktor für die weitreichende Einführung.
Parallel dazu erforschen andere Forschungsprojekte die Verwendung von Polyhydroxybutyrat (PHB) in Kombination mit lignocellulosebasiertem Biokohlenstoff für die selektive Lasersintern (SLS). Diese vollständig erneuerbaren PHB-Biokohlenstoff-Verbundwerkstoffe werden als nachhaltige Alternative zu traditionellen fossilen Polyamiden für nicht-strukturelle Anwendungen untersucht, bei denen die Reduzierung der Umweltauswirkungen im Vordergrund steht.
Den Kreis schließen: Die Rolle von Virtucycle im industriellen Recycling
Digitale Plattformen, die die Rückgewinnung und Wiederverwendung von Hochleistungsmaterialien im Sinne der Kreislaufwirtschaft ermöglichen und Lieferanten mit Verwendern verbinden.
Das Virtucycle®-Programm von Arkema stellt ein operatives Modell der Kreislaufwirtschaft für Hochleistungspolymere dar. Dieses Partnerschaftsprogramm wird Kunden angeboten, die Polyamid 11, Polyamid 12, PEBA-Elastomere und PVDF-Fluorpolymere verwenden, und fungiert als Vermittler zwischen denen, die ihre Polymere recyceln möchten, und denen, die teils recycelte Sorten mit einem günstigeren Ökobilanzprofil (LCA) erwerben möchten.
Das Programm sammelt Spritzguss- oder Extrusionsabfälle, Pulver, Teile und Granulate langkettiger Polyamide, sowohl Pre-Consumer (industriell verarbeitete, aber nicht in Endprodukte umgewandelte Materialien) als auch Post-Consumer (bereits in Endanwendungen eingesetzte Materialien). Der Erwerb von Agiplast, einem auf Hochleistungspolymere spezialisierten Recycler mit Erfahrung in Re-Engineering und Re-Compounding, hat der traditionellen Palette eine neue Dimension hinzugefügt.
Arkema liefert recycelte Polymer-Sorten, die von unabhängigen Stellen wie SCS Global Services zertifiziert sind, die im Juni 2024 über 26 Bezüge hinsichtlich des Recyclinggehalts zertifiziert hat. Das Unternehmen garantiert, dass die recycelten Materialien einen zertifizierten Mindestgehalt an recyceltem Material enthalten und Eigenschaften aufweisen, die denen von Neumaterialien ähneln, was ein grundlegender Faktor für industrielle Anwendungen ist, bei denen die Leistung nicht beeinträchtigt werden darf.
Dieses Modell des "Match-Makings" zwischen Abfalllieferanten und Verwendern recycelter Materialien zeigt, wie Kreislaufwirtschaft in komplexe industrielle Wertschöpfungsketten integriert werden kann, wobei die Qualitätsstandards anspruchsvoller Branchen eingehalten werden.
Abschluss
Die industrielle Umsetzung nachhaltiger Materialien ist nicht mehr nur Theorie: Sie ist in verschiedenen fortschrittlichen Branchen betriebsbereit. Programme wie Pragati zeigen, dass Nachhaltigkeit in der landwirtschaftlichen Wertschöpfungskette beginnt, europäische Projekte wie Bio.3DGREEN beschleunigen die Einführung neuer Biopolymere durch interdisziplinäre Forschung und Standardisierung, während Plattformen wie Virtucycle den Kreislauf des Lebenszyklus von Hochleistungsmaterialien schließen.
Diese konkreten Beispiele zeigen, dass die Industrie bereits über die notwendigen Werkzeuge und Partnerschaften verfügt, um bio-basierte Materialien von der Forschungsnische zur skalierbaren Lösung zu transformieren. Der Schlüssel zum Erfolg liegt in der Integration unterschiedlicher Kompetenzen, in der unabhängigen Zertifizierung und in der Schaffung von Ökosystemen, die alle Akteure der Wertschöpfungskette verbinden.
Erfahren Sie, wie Ihr Unternehmen diese Lösungen in Ihre Produktionsprozesse integrieren kann, indem Sie Partnerschaften mit strukturierten Programmen bewerten, die sowohl Nachhaltigkeit als auch validierte industrielle Leistungen gewährleisten.
articolo scritto con l'ausilio di sistemi di intelligenza artificiale
Fragen & Antworten
- Was ist das Hauptziel des Pragati-Programms?
- Das Pragati-Programm zielt darauf ab, den Anbau von Rizinus nachhaltig zu kultivieren, um hochwertige bio-basierte Polymere zu produzieren. Es beschränkt sich nicht auf die Zertifizierung, sondern verbessert die lokalen landwirtschaftlichen Praktiken und gewährleistet nachhaltige Lebensbedingungen für die Landwirte.
- Was zeichnet das europäische Projekt Bio.3DGREEN aus?
- Bio.3DGREEN ist ein europäisches Forschungsprojekt, das auf der Basis von Pflanzenöl Graphen-Komponenten entwickelt, mit dem Ziel, fossile Materialien in Branchen wie Automotive und Luft- und Raumfahrt zu ersetzen. Das Projekt zielt auf carbon-positive Prozesse ab und nutzt biomim Strukturen, die von der Natur inspiriert sind.
- Welche Materialien werden durch das Virtucycle-Programm von Arkema recycelt?
- Virtucycle recycelt langkettige Polyamide wie PA11 und PA12, PEBA-Elastomere und Fluorpolymere PVDF. Es verwaltet Vor- und Nachverbraucherabfälle und garantiert zertifizierte recycelte Materialien mit Leistungen, die denen von Virgin-Materialien ähneln.
- Wie trägt das DIN zum Projekt Bio.3DGREEN bei?
- Das DIN, die deutsche Normungsorganisation, nimmt am Projekt teil, um gemeinsame Industriestandards zu definieren. Dies ist wesentlich, um die Akzeptanz und die weit verbreitete Einführung der neuen fortschrittlichen Biopolymere sicherzustellen.
- Was sind die industriellen Anwendungen von Rilsan PA11-Polymeren?
- Rilsan PA11-Polymeren werden in anspruchsvollen Anwendungen wie dem 3D-Druck und Hochtechnologiebranchen eingesetzt, dank ihrer ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften und erneuerbaren Herkunft, die wettbewerbsfähige Vorteile bieten.
