Ist die Kunststoffproduktion nachhaltig?

Ist die Kunststoffproduktion nachhaltig?

Die Europäische Union hat ihre Ziele für eine CO₂-neutrale Gesellschaft innerhalb der nächsten 10 Jahre formuliert, doch eine große Hürde bleibt weiterhin bestehen. Die Produktion nicht biologisch abbaubarer Materialien nimmt immer weiter zu und die Industrie sucht nach neuen Möglichkeiten, das zunehmend wichtige Ziel „Netto-Null“ zu erreichen.   

Kunststoffe: Eine wachsende Industrie

Das erste vollsynthetische Kunststoffpolymer, das weltweit für Aufsehen sorgte, war Bakelit: ein Verbundwerkstoff aus einem nicht synthetischen Harzgemisch mit Füllstoffen wie Holz und Asbest. Es wurde im Jahr 1907 erfunden und löste einen regelrechten Konsumrausch nach dem Wundermaterial aus, das heute als Kunststoff bezeichnet wird. Durch das geringe Gewicht, die hohe Beständigkeit und die leichte Formbarkeit des neu entdeckten Werkstoffs, wurde die Kunststoffherstellung bald zu einer wettbewerbsfähigen Industrie.

Im Zweiten Weltkrieg wurde eine beträchtliche Menge an Kunststoff hergestellt, wobei die Produktionsraten in den USA um 300 % anstiegen. Seit 1950 beläuft sich die weltweite Kunststoffproduktion schätzungsweise auf 9,2 Milliarden Tonnen und wird bis zum Jahr 2050 voraussichtlich um 34 Milliarden Tonnen steigen.

Zu Beginn der 1960er-Jahre entstand eine Nachfrage nach Thermoplasten der nächsten Generation, die die mechanischen Eigenschaften und die thermische Stabilität für Hochleistungs- und technische Anwendungen verbessern konnten. Polymere wie Polyetheretherketon (PEEK) wurden aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften in Bezug auf Hitzestabilität, Zugfestigkeit und mechanische Leistung zu führenden Kunststoffen für die Luft- und Raumfahrt- sowie die Atomindustrie.

Der weltweite Markt für Hochleistungskunststoffe wird bis zum Jahr 2029 voraussichtlich auf 42 Milliarden US-Dollar anwachsen. Technische Kunststoffe gewannen im späten zwanzigsten Jahrhundert auch bei der Innenausstattung von Kraftfahrzeugen sowie in der Elektronik und in Konsumgütern an Bedeutung. Im Jahr 2020 wurden mehr als 22 Millionen Tonnen technischer Kunststoff hergestellt.

Die Kunststoffindustrie wächst weiter exponentiell an. Im Jahr 2021 wurde der weltweite Markt für die Herstellung von Kunststoffen auf 593 Milliarden US-Dollar geschätzt. Es wird erwartet, dass sich dieser Wert bis zum Jahr 2030 fast verdoppeln wird.

Entwicklung der Klimaziele

Seit der Entdeckung der fossilen Brennstoffe und ihrer integralen Bedeutung für die Industrialisierung ist der Planet durch Verschmutzung bedroht.

Das Rahmenübereinkommen der Vereinten Nationen über Klimaänderungen (United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC) wurde im Jahr 1992 mit dem Ziel ausgearbeitet, die Katalysatoren des Klimawandels zu identifizieren und die Treibhausgase zu reduzieren. In dieser Zeit ermöglichten allgemeine Zirkulationsklimamodelle (GCMs) und integrierte Bewertungsmodelle (IAMs) den Wissenschaftlern, die laufenden Auswirkungen von Emissionen und Vermeidungstechniken zu bewerten. Frühe Vorschläge aus solchen Erkenntnissen trugen zur Diskussion und zur steigenden Beliebtheit der Kernenergie bei.

Die CO₂-Abscheidung (Carbon Capture, CC) hat sich seit ihrer Einführung im Jahr 1996 zu einem wichtigen Projekt entwickelt. Ziel ist es, das von der Industrie erzeugte CO₂ abzuscheiden und im Boden zu speichern, bevor es in die Atmosphäre freigesetzt wird. Die CO₂-Abscheidung ist für das Erreichen des von der EU gesetzten Ziels, bis 2050 keine CO₂-Emissionen mehr zu verursachen, von entscheidender Bedeutung.

Das Pariser Abkommen ist der jüngste Versuch, einen internationalen rechtsverbindlichen Vertrag über Maßnahmen gegen den Klimawandel abzuschließen. Bei der UN-Klimakonferenz (COP21) im Jahr 2016 einigten sich 196 Vertragsparteien auf das Ziel, den Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur auf 2 °C zu beschränken. Der Vertrag strebt auch eine Reduzierung der Treibhausgasemissionen um 43 % bis zum Jahr 2030 an.

Kunststoffe und Umweltschutzbemühungen

Die Entsorgung von Kunststoffabfällen trägt in hohem Maße zur Umweltverschmutzung bei, sei es, dass sie auf Mülldeponien oder in den Ozeanen landen oder verbrannt werden und so schädliche Gase in die Atmosphäre gelangen.

Erst in den späten 1980er-Jahren begann man mit dem Recycling von Kunststoffen. Bis zum Jahr 1990 stieg die Anteile für die Verbrennung als auch für das Recycling von Kunststoffen nur um 0,7 % an. Im Jahr 2015 wurde festgestellt, dass 55 % der weltweiten Kunststoffabfälle immer noch weggeworfen und nur 20 % recycelt wurden.

Im Jahr 2022 verabschiedete die Umweltversammlung der Vereinten Nationen (UNEA-5.2) eine historische Resolution, mit der ein internationales Abkommen geschlossen wurde, welches die UN-Mitgliedstaaten rechtlich verpflichtet, den Lebenszyklus der Plastikverschmutzung – von der Quelle bis zum Meer – zu berücksichtigen.

Der Europäische Green Deal

Der Europäische Green Deal ist eine Strategie zur Schaffung einer modernen, ressourcenschonenden und wettbewerbsfähigen Wirtschaft. Der Deal wurde im Jahr 2019 angekündigt und sieht Folgendes vor:

• Die Reduzierung der Netto-Treibhausgasemissionen auf Null bis zum Jahr 2050
• Die Entkopplung von Wirtschaftswachstum und Ressourcenverbrauch
• Keine Person und keinen Ort beim Wandel zurücklassen

Schlüsselindustrien wie die Kunststoffherstellung und -versorgung sollen mit sauberen Technologien zu erschwinglichen Preisen ausgestattet werden, um den CO₂-Fußabdruck der Kunststoffproduktion zu verringern. Dieses Vorhaben gewährleistet die Gesundheit und das Wohlergehen der EU-Bürger sowie den Schutz, den Erhaltung und die Wiederherstellung der biologischen Vielfalt.

Zusätzlich zum Ziel der Klimaneutralität wird der Green Deal die Energieeffizienz in der Kunststofffertigung um 32,5 % verbessern und das Potenzial für erneuerbare Energielösungen um 32 % erhöhen. Mit dem Deal sollen diese Ziele bis zum Jahr 2030 erreicht werden. Gleichzeitig wird die Schaffung einer Kreislaufwirtschaft dazu beitragen, Abfälle zu reduzieren und Materialien nach Möglichkeit wiederzuverwenden.

Durch internationale Zusammenarbeit kann die EU einen nachhaltigen Plan für die Kunststofffertigung erstellen, der integrativ und fair ist, und benachteiligte Gemeinschaften stärker unterstützt.

Taxonomie und nachhaltige Lösungen

Um den Green Deal einzuhalten und die oben genannten Ziele der EU zu erreichen, werden viele Gemeinden umfangreiche Investitionen benötigen. Damit einher geht jedoch eine sorgfältige Berücksichtigung von Umwelt-, Sozial- und Governance-Faktoren (ESG).

Das nachhaltige Finanzwesen wirkt mit dem Europäischen Green Deal zusammen, um die Transparenz von Risiken im Zusammenhang mit ESG-Faktoren sowie von Risiken, die das Finanzsystem weiter beeinflussen könnten, zu erhöhen. Es trägt auch dazu bei, diese Risiken durch eine korrekte Steuerung der Finanz- und Unternehmensakteure zu mindern.

Die Strategie für nachhaltiges Finanzwesen wurde im Jahr 2021 veröffentlicht und umfasst die folgenden Maßnahmen:

• Ausweitung des EU-Taxonomierahmens und der Standards für nachhaltiges Finanzwesen zur Berücksichtigung von Bemühungen, die den Wandel unterstützen
• Bereitstellung von Instrumenten und Anreizen für den Zugang zur Finanzierung des Wandels
• Hervorhebung der wichtigsten finanziellen Schritte, um sich gegen die Risiken des Klimawandels zu wappnen

Ohne einen klaren Rahmen können diese Lösungen die Kunststofffertigung nicht effektiv unterstützen.

Mit der EU-Taxonomieverordnung wurde ein solcher Rahmen zur Förderung der Nachhaltigkeit eingeführt. Dieser Rahmen ermöglicht es, ein Unternehmen zu bewerten und festzustellen, ob es umweltfreundlich arbeitet oder nicht. Die Verordnung enthält eine Liste von Wirtschaftstätigkeiten, die als nachhaltig angesehen werden können. Diese werden als Taxonomie bezeichnet.

Die Verordnung umfasst sechs Umweltziele:

1. Klimaschutz
2. Anpassung an den Klimawandel
3. Nachhaltige Nutzung und Schutz der Wasser- und Meeresressourcen
4. Übergang zu einer Kreislaufwirtschaft
5. Vermeidung und Bekämpfung der Umweltverschmutzung
6. Schutz und Wiederherstellung der biologischen Vielfalt und der Ökosysteme

Die EU-Taxonomie unterstützt das nachhaltige Finanzwesen mit einem Rahmen, der sichere Investitionen in gesicherte Finanzprodukte ermöglicht, die den Zielen der Verordnung entsprechen.

Nachhaltige Lösungen von sensXPERT

sensXPERT liefert qualitativ hochwertige Echtzeitdaten in einer einzigen Lösung.

Die Lösung besteht im Prinzip aus vier Elementen: Sensoren, einem Edge-Device, einer Web-App und einem Cloud-Dienst. sensXPERT unterstützt Kunststoffverarbeiter aus einer Vielzahl von Branchen, darunter Luft- und Raumfahrt, Transport, Bauwesen und Elektronikverpackung. Dies Fertigungslösung unterstützt Unternehmen, ihr volles Potenzial auszuschöpfen, indem sie Optimierungsmöglichkeiten bietet, die nachhaltige Praktiken fördern.

Die neueste Prozesssteuerungslösung der NETZSCH Process Intelligence GmbH unterstützt Kunststoffverarbeiter bei der Verarbeitung von Hartkunststoffen oder Elastomeren/Kautschuken, unverstärkten Polymeren oder Verbundwerkstoffen sowie bei thermoplastischen, duroplastischen oder Vitrimer-Matrizen. Unsere Lösung überwacht das Materialverhalten im Werkzeug in Echtzeit und sagt die Bedingungen innerhalb und außerhalb des Werkzeugs voraus und bestimmt, wie sich diese Bedingungen auf das Endergebnis auswirken werden.

Diese Software ermöglicht ein neues Maß an Verständnis und Kontrolle über Formgebungsprozesse in der Kunststofffertigung. Qualitätskontrollen können während des Formgebungsprozesses durchgeführt werden, so dass Fehler unmittelbar erfasst und die Ausschussmengen reduziert werden.

Letztendlich sorgt sensXPERT für eine nachhaltige Kunststofffertigung, indem es die nachgelagerten Produktionskosten senkt, die Zykluszeiten verkürzt, den Energieverbrauch reduziert und unnötigen Ausschuss vermeidet.

Die Prozesssteuerungslösung bietet mit der digitalen Bauteilverfolgung auch die höchste Transparenz, die zur Erfüllung der EU-Taxonomieverordnung erforderlich ist.

Digital Mold-Lösung

Die Equipment-as-a-Service-Lösung von sensXPERT ermöglicht die Prozesssteuerung in Echtzeit, indem sie die internen und externen Bedingungen im Werkzeug erkennt. Dielektrische Sensoren, die in Fertigungswerkzeugen installiert sind, messen das Materialverhalten in Echtzeit und die Daten werden über ein mitgeliefertes Edge-Device, das mit den Sensoren im Werkzeug verbunden ist, gesammelt.

Daneben bietet sensXPERT eine Web-App als Schnittstelle zum Edge-Device, über die Hersteller ihre laufenden Produktionsprozesse in Echtzeit einsehen und anpassen sowie den optimalen Aushärtungs-/Kristallisationsgrad für die Produktion vorhersagen können. Das Edge-Device kommuniziert auch alle historischen Daten an den sensXPERT Digital Cloud-Dienst.

Der Cloud-Dienst kann die historischen Prozessdaten von mehreren Maschinen visualisieren, unabhängig vom geografischen Standort, und bietet so eine vollständige Prozesstransparenz und ein Datenmanagement, das mit der EU-Taxonomieverordnung konform ist und Unternehmen bei der Sicherstellung finanzieller Investitionen unterstützt.

Warum eine nachhaltige Kunststoffverarbeitung wichtig ist

Lösungen wie die digitale Prozesssteuerungssoftware von sensXPERT können einen großen Einfluss darauf haben, wie Kunststoffverarbeiter über ihre nachhaltigen Praktiken berichten. Die Lösung ermöglicht dazu eine genaue Dokumentation der CO₂-Emissionen im Verhältnis zum CO₂-Fußabdruck des Unternehmens sowie eine genaue Analyse der Produktionszyklen, durch die der Energieverbrauch und die Materialverschwendung erheblich reduziert werden können.

Angesichts des anhaltenden Wachstums der Kunststoffindustrie und der Initiativen, die ergriffen werden, um ihre Auswirkungen auf den Klimawandel und die Umweltverschmutzung zu verfolgen, sind die folgenden fünf Schritte für die Kunststoffindustrie von entscheidender Bedeutung, um eine nachhaltigere Produktion zu erreichen:

1. Gewährleistung einer gründlichen und konsistenten Berichterstattung über die Geschäftstätigkeit im Einklang mit der Strategie für ein nachhaltiges Finanzwesen.
2. Implementierung von Prozesssteuerungslösungen, um genaue Daten und Kontrolle über das Materialverhalten zu erhalten. Erkennen Sie Produktionsfehler frühzeitig und sparen Sie Geld, indem Sie Ausschuss- und Abfallmengen reduzieren.
3. Einsatz von Werkzeugsensoren für die Industrie 4.0 und KI-Software mit Maschinenlern-Fähigkeiten zur Steigerung der Effizienz in der Fertigung.
4. Aufklärung über neue Materialien wie Duroplaste und Bio-Harze. Duroplaste erfreuen sich zunehmender Beliebtheit und Nachfrage, allerdings besteht ein Mangel an qualifizierten Fachkräften für deren Verarbeitung.
5. Förderung der Prozessdigitalisierung und Zusammenarbeit. Entdecken Sie, wie verschiedene Technologien und Produkte zusammenwirken können, um die Prozesseffizienz zu verbessern.

Wenden Sie sich noch heute an sensXPERT und erfahren Sie mehr darüber, welche Vorteile unsere Lösung Ihnen im Hinblick auf mögliche Kosteneinsparungen und die Einhaltung der EU-Taxonomie bieten kann. Gemeinsam sieht die Zukunft für die Nachhaltigkeit von Kunststoffen glänzend aus.