Innovationen im Materialbereich steigern die Leistungsfähigkeit der Verpackung«

Juli 2019 | Handelsblatt | New Materials
Forum der Akteure
Die Redaktion befragt Experten, welche Möglichkeiten mit der Entwicklung neuer Materialien einhergehen.
Juli 2019 | Handelsblatt | New Materials

Innovationen im Materialbereich steigern die Leistungsfähigkeit der Verpackung«

Kim Cheng / Geschäftsführerin Deutsches Verpackungsinstitut e. V. (dvi)

Verpackungen versorgen uns mit allem, was Mensch und Wirtschaft tagtäglich benötigen. Ohne Verpackung gäbe es keine Ernte, keinen Transport, keine Lagerung, keinen Handel, keine Produktion.


Im Zuge ihrer Evolution hat die Verpackung dabei immer neue Aufgaben und Funktionen übernommen: Den Schutz des Produkts,  dessen Lager- und Transportfähigkeit, eine Gebrauchserleichterung beziehungsweise konveniente Handhabung sowie Informationen über den Inhalt. Und durch den massenhaften Konsum ist zunehmend auch der Aspekt des Umweltschutzes und der Nachhaltigkeit in den Fokus geraten.


Innovationen im Materialbereich haben der Verpackung von jeher dazu verholfen, die gewünschte und benötigte Leistungsfähigkeit herzustellen. So produzieren wir aus der gleichen Menge Holz heute bis zu 80 Prozent mehr Karton als noch vor 30 Jahren. Eine Getränkedose benötigte Mitte der 50er viermal, eine Bierflasche dreimal so viel Material. Der Materialbedarf einer PET-Flasche hat sich bereits um mehr als 50 Prozent verringert.

 

Hochmoderne Beschichtungen und Verbundmaterialien wie Beutel oder Kartons, die aus mehreren Schichten hauchdünner Folien bestehen, ermöglichen Produktschutz auch für hochverderbliche, verarbeitete Lebensmittel. Druckbare Elektronik, integrierte Sensoren, Schutzgase oder Gasabsorber führen aktuell tief in den Bereich der aktiven, intelligenten Verpackung.


Das in Zeiten von Nachhaltigkeit entscheidende Kriterium ist jedoch die Recyclingfähigkeit. Jedes Material, ob konventionell oder innovativ, muss sich dieser Herausforderung stellen. Ein konsequentes „Design for Recycling“ muss schon bei der Entwicklung neuer Packstoffe und Packmittel sicherstellen, dass diese nach Gebrauch nicht zur Belastung, sondern als Sekundärrohstoff einfach und effizient zum Ausgangspunkt neuer Produkte und Verpackungen werden. Die Verpackungswirtschaft nimmt sich als hochinnovative Branche dieser Aufgabe an. Sie weiß um die Bedeutung, denn Verpackungen sind unverzichtbar.


www.verpackung.org

Juli 2019 | Handelsblatt | New Materials

Das älteste Formverfahren der Welt steckt voller Innovationskraft«

Max Schumacher / Hauptgeschäftsführer Bundesverband der Deutschen Gießerei-Industrie

Deutschlands Gießereiunternehmen beweisen jeden Tag aufs Neue, wie innovativ das älteste Formverfahren der Welt ist. Die überwiegend klein- und mittelständisch geprägte Branche behauptet sich mit enormer Innovationskraft seit vielen Jahren am Weltmarkt und ist anderen, nicht unbedingt dem üblichen „level playing field“ unterliegenden, globalen Playern oft einen Schritt voraus. Durchaus mit Stolz behauptet man von sich: Kein Auto fährt, kein Windrad dreht sich ohne Guss. Die freie Formgestaltung, quasi unbeschränkte konstruktive Möglichkeiten sowie die besonderen Eigenschaften von Gusswerkstücken helfen, Produkte und Anlagen noch besser und umweltfreundlicher zu machen. Die zunehmende Digitalisierung von Prozessen sowie Technologien, die weitere Energie- und Rohstoffeinsparungen ermöglichen, gehen beim Gießen Hand in Hand mit seit Jahrzehnten gelebter Ressourceneffizienz, wie die gerade zu Ende gegangene weltgrößte Leistungsschau der Branche – die Messe GIFA in Düsseldorf – gezeigt hat.


Das Gießen vereint viele Vorteile: Es ist ein endkonturnahes Fertigungsverfahren – aufwendige Nachbearbeitungen und damit verbundene Abfälle entfallen. Gussprodukte werden zu 100 Prozent recycelt, oft entstehen sogar höherwertige Produkte. Stetig wird an der Optimierung der vergossenen Werkstoffe getüftelt, um zusammen mit Dünnwandguss, Leichtbauweise sowie bionischen Formen das Gewicht gegossener Bauteile weiter zu reduzieren und so Verbrauch und klimaschädliche Emissionen von Autos und Flugzeugen zu reduzieren. Auch 3D-Druckverfahren haben längst Eingang in die Fertigungsprozesse von Gießereien gefunden. Wurden sie bislang überwiegend im sogenannten Rapid-Prototyping, also der schnellen Herstellung von Musterbauteilen, eingesetzt, ist der Druck von Sandkernen – welche letztlich die Hohlräume im Gussteil bilden – mittels additiver Verfahren heute schon Stand der Technik.

 


www.bdguss.de

Juli 2019 | Handelsblatt | New Materials

»Neue Materialien entstehen im Zusammenspiel von Chemie und Physik«

Prof. Dr. Claudia Felser / Direktorin Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe

Die Digitalisierung, der Wandel in der Energieversorgung und viele andere technische Entwicklungen sind ohne Fortschritte in der Materialwissenschaft undenkbar. Dabei werden die quantenmechanischen Eigenschaften von Materialien immer wichtiger. Das gilt etwa in der Photonik, die Daten in Form von Licht statt Elektronen verarbeitet, oder in der Spintronik, die für die Informationsverarbeitung die quantenmechanische Eigenschaft des Elektronenspins nutzt, aber auch in der Energietechnik.


Meine Gruppe arbeitet auf dem Gebiet der Heusler-Verbindungen, die der deutsche Chemiker Friedrich Heusler vor genau 125 Jahren entdeckte, deren Potenzial wir aber erst seit wenigen Jahren ausschöpfen. Sie werden in einem bestimmten Mischungsverhältnis aus meist zwei Übergangsmetallen wie Mangan oder Eisen und einem Hauptgruppenelement wie Aluminium hergestellt. Die Heusler-Verbindungen haben wenig mit den Elementen gemeinsam, aus denen sie hergestellt wurden. Mittlerweile gibt es mehr als 1000 dieser Verbindungen, in denen sich viele interessante Eigenschaften designen lassen. Hierzu berechnen wir zunächst die Merkmale potentieller Elementkombinationen; nur die besten Kandidaten stellen wir dann her, um sie zu untersuchen. So entwickeln wir etwa Stoffe, die in den Generatoren von Windrädern Permanentmagnete aus Seltenerdmetallen ersetzen könnten. Bei diesen Metallen kann es zu Engpässen kommen, außerdem belastet ihre Gewinnung die Umwelt. Wir suchen aber auch nach Materialien für die Spintronik und für Quantencomputer.


Unsere Forschung zeigt, dass Chemie und Physik sowie Experiment und Theorie in der Materialwissenschaft heute mehr denn je Hand in Hand gehen müssen. Dann stoßen wir auch immer wieder auf neue physikalische Effekte, die für Anwendungen interessant sind. Voll ausnutzen können wir sie aber erst, wenn wir die grundlegenden Regeln erkennen, nach denen Chemie und Physik in Werkstoffen zusammenspielen.

 

www.mpg.de

Juli 2019 | Handelsblatt | New Materials

»Mit der Energiewirtschaft auf zur ‚Fahrt ins Grüne‘«

Stefan Kapferer / Vorsitzender der Hauptgeschäftsführung BDEW

Die Energiewirtschaft treibt nicht nur den Ausbau der Erneuerbaren Energien massiv voran, sie leistet auch einen zentralen Beitrag, damit die Verkehrswende endlich in Schwung kommt. Keine Branche wird sich in den nächsten Jahren schneller verändern (müssen) als der Verkehr und das Transportwesen. Schon in wenigen Jahren werden Elektrofahrzeuge unser Straßenbild bestimmen. Ihr neuer Treibstoff: Strom. Genauer gesagt: Strom, der immer grüner wird.


Energiekonzerne sowie kleine und mittlere Unternehmen, Stadtwerke und Start-ups treiben die Elektromobilität in Deutschland gemeinsam voran. Ob in Metropolen oder auf dem Land: Die „Fahrt ins Grüne“ hat schon längst begonnen. Überall forcieren die Unternehmen der Energiewirtschaft den „Rollout“ der Elektromobilität: Sie haben innerhalb weniger Jahre über 18.000 Ladepunkte errichtet. Das würde schon jetzt für 360.000 Elektrofahrzeuge reichen. Dabei fahren derzeit gerade einmal 180.000 E-Autos auf unseren Straßen. Und es kommen laufend neue Ladepunkte an Autobahnen, Supermärkten und in den Innenstädten hinzu. Übrigens bietet der Großteil der Energieversorger an seinen Ladesäulen 100 Prozent grünen Strom.


Und noch etwas: Die Energiewirtschaft hält die Stromnetze so leistungsfähig, dass schon heute bis zu 13 Millionen Elektrofahrzeuge laden könnten – das entspricht 30 Prozent des deutschen PKW-Bestandes. Durch intelligentes Lademanagement und modernste Technologien werden künftig sogar noch mehr E-Autos das Netz „anzapfen“ können.


Gleichzeitig entwickeln die Energieversorger für Privatkunden, Gewerbe und Kommunen immer mehr Produkte und Dienstleistungen für klimaschonende Mobilität: Von der privaten Ladeinfrastruktur über die Heimspeicherung bis hin zu E-Flotten für den öffentlichen Personenverkehr und Carsharing-Konzepten.


www.bdew.de

Juli 2019 | Handelsblatt | New Materials

»Ohne Rohstoffe keine Zukunftstechnologien«

Dr. Martin Wedig / Geschäftsführer Vereinigung Rohstoffe und Bergbau e.V.

Für das Industrieland Deutschland ist der gesicherte Zugang zu High-Tech-Rohstoffen von zentraler Bedeutung. Neben dem Erhalt der Innovations- und Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie gilt dies für die Anwendung von Klimaschutztechnologien genauso wie für die zentralen Themen Energiewende, Elektromobilität und Digitalisierung. Unter High-Tech-Rohstoffen verstehen wir Rohstoffe wie beispielsweise Seltene Erden, Lithium, Kupfer, Kobalt und Edelmetalle.

Heutzutage nutzen wir rund 90 chemische Elemente und damit über 80 Prozent der Elemente des Periodensystems. Diese Entwicklung entspricht nahezu einer Verdoppelung gegenüber dem Anfang des letzten Jahrhunderts. Die Rohstoffe werden in Smartphones, Laptops, LEDs, in Elektroautos oder Windkraftanlagen verwendet.


Im Jahr 2018 importierte Deutschland Rohstoffe im Wert von rund 170 Milliarden Euro. Davon waren etwa 65 Prozent Energierohstoffe und rund 35 Prozent Metalle und Industrieminerale. Wegen der bereits laufenden Energiewende sind zukünftig steigende Importwerte vor allem bei den Metallen und Industriemineralen zu erwarten. Besorgniserregend ist, dass Deutschland bereits heute zu den fünf größten Rohstoffimporteuren weltweit zählt, ohne über nennenswert eigene Rohstoffproduktionen im In- und Ausland selbst zu verfügen.

 

Da nun beispielsweise der Erfolg der Elektromobilität unmittelbar mit dem sicheren und preislich stabilen Bezug verschiedener Rohstoffe zusammenhängt, sollte insbesondere die steigende Nachfrage nach Rohstoffen, deutsche Unternehmen anhalten, eigene Produktionsstandorte zur Rohstoffgewinnung möglichst in Deutschland und Europa aufzubauen. Eine Rohstoffwende im Sinne von international einheitlich höheren Standards in puncto Umweltschutz, Sozialem und technologischer Weiterentwicklung kann langfristig nur mit deutschem Input gelingen.


www.v-r-b.de

Juli 2019 | Handelsblatt | New Materials

»Kreislaufwirtschaft ist das Gebot der Stunde«

Peter Kurth / Präsident Bundesverband der Deutschen Entsorgungs- Wasser- und Rohstoffwirtschaft e.V.

Der Juni 2019 geht als der bisher heißeste in die Wetteraufzeichnungen ein. Das belegt einmal mehr, dass das Klima in Bewegung ist. Hinzu kommt, dass der weltweit wachsende Lebensstandard zu einer unverantwortlichen Ausbeute natürlicher Ressourcen führt. Wie also soll es weitergehen, wenn wir Wirtschaftswachstum und Lebensstandard halten und effektiven Klimaschutz realisieren wollen?


Der Schlüssel heißt „Kreislaufwirtschaft“. Sie setzt konsequent auf den Einsatz von Recyclingrohstoffen, schont so natürliche Ressourcen, spart Energie und schützt das Klima. Ein Beispiel: Für die Produktion einer Tonne Aluminium benötigt man im Schnitt 15.700 kWh Energie. Recycelt man dieses Material, sind nur noch fünf Prozent des Energieaufwandes nötig. Auch beim Altpapier, bei Kartons und bei Schrott stehen wiederverwendete Materialien den Primärprodukten in ihrer Qualität in nichts nach. In der Kreislaufwirtschaft werden die Rohstoffe nicht ver-, sondern gebraucht und nach ihrer Nutzung wieder aufbereitet. Sie bleiben somit im Kreislauf und können in der Industrieproduktion wieder zum Einsatz kommen.

Voraussetzung für die Kreislaufwirtschaft sind weltweit gute Sammel- und Sortierstrukturen, die die Materialien sortenrein erfassen und so für saubere Recyclingrohstoffe sorgen.


Und: Bereits im Produktdesign müssen die Hersteller ihre Waren so gestalten, dass sie ausschließlich recyclingfähige oder recycelte Materialien verwenden. Nur so schließt sich der Kreis. Die Unternehmen der deutschen Kreislaufwirtschaft leisten hierbei ihren Beitrag für wirtschaftliches Wachstum und für ambitionierte Klimaziele. Kreislaufwirtschaft ist die kongeniale Verbindung von Ökonomie und Ökologie und ein wichtiger Baustein für nachhaltiges Wirtschaften. Jetzt liegt es an der Politik, mit einem anspruchsvollen Klimaschutzgesetz für gute Rahmenbedingungen für die Kreislaufwirtschaft zu sorgen, damit der Schatz der Nachhaltigkeit auch vollends gehoben werden kann.

 

www.bde.de