Chemie ist überall. Das gilt natürlich auch für Lösungen für eine eine nachhaltige Zukunft. Bei BASF steht Nachhaltigkeit aktuell im Zentrum aller Aktivitäten. Der Chemiekonzern arbeitet an einer Vielzahl entsprechender Produkte. Eine Auswahl wurde bei der Forschungspressekonferenz in Ludwigshafen gezeigt. Der positive Effekt: Mit Produkten, die in den vergangenen fünf Jahren aus F&E-Aktivitäten auf den Markt gekommen sind, konnte der Umsatz 2022 auf rund 12 Milliarden Euro gesteigert werden.
Die wesentlichen Punkte:
- BASF ist auf dem Weg zu Net Zero
- So macht BASF Nachhaltigkeit transparent
- Neue Produktentwicklungen steigern den Konzernumsatz
- Mehr Effizienz in der in der Wasserelektrolyse
- Nachhaltige Herstellung von Batteriematerialien
- Kosmetik zum Leben erwecken
- Bessere Straßen und Flugzeuge mit „Haifischhaut“
BASF ist auf dem Weg zu Net Zero
Wenn man auf die aktuellen Klimadaten für das Jahr 2023 schaut wird klar: Der Klimawandel ist Realität. Es ist also höchste Zeit zu handeln, um eine weitere Klimaerwärmung aufzuhalten bzw. zu verlangsamen. Dieser Meinung ist auch Dr. Melanie Maas-Brunner, Vorstandsmitglied und Chief Technology Officer bei BASF. „Wir dürfen keine Zeit verlieren“, mahnte sie bei der Forschungspressekonferenz des Unternehmens. Und ergänzte: „..und BASF verliert keine Zeit. Wir beliefern unsere Kunden mit besten und nachhaltigen Lösungen und wir arbeiten mit Hochdruck daran, dass wir unsere eigenen Prozesse und unsere Aktivitäten transformieren“. BASF will als Chemieunternehmen in 2025 Net Zero sein. Dr. Maas- Brunner ist überzeugt, dass gerade in der Chemie der Schlüssel dafür liegt, Nachhaltigkeit voran zu treiben. Auch Ressourcen müssten optimal genutzt werden, da diese begrenzt seien. „Das ganze machen wir mit innovativen Lösungen für unsere Kunden und für uns selbst“, so Dr. Maas-Brunner.
Seit 1994 ist Nachhaltigkeit ein wichtiger Wert für die BASF, damals im Rahmen der Vision 2010. Seitdem wird das Portfolio auf Nachhaltigkeitskriterien überprüft. Entsprechend werden die Prozesse angepasst und der Rohstoffeinsatz geändert. Und das hat sich ausgezahlt. „Wir haben in den 30 Jahren nach 1990 unsere Emissionen um 48% senken können, parallel haben wir in der gleichen Zeit unsere Produktion verdoppelt“, erklärt Dr. Mass-Brunner.
So macht BASF Nachhaltigkeit transparent
BASF hat für sich acht wichtige Nachhaltigkeitsgesichtspunkte festgelegt, die das Handeln bestimmen. Zudem wirkte BASF auch an den 17 UN-Nachhaltigkeitszielen mit. „Das reichte uns aber noch nicht aus, so Dr. Mass-Brunner. „Wir haben weitere Methoden entwickelt, das Portfolio immer wieder zu überprüfen und anzupassen.“ Die Methode heißt Sustainable Solution Steering, kurz TripleS. Mit dieser Bewertungsmethode analysiert BASF den Nachhaltigkeitsbeitrag der Produkte und klassifiziert diese in die fünf Kategorien:
- Pioneer
- Contributor
- Standard
- Monitored
- Challenged
Haben Produkte ein deutliches Defizit bei ihrer Nachhaltigkeit (Challenged), nimmt BASF sie spätestens nach fünf Jahren vom Markt. „Mit dieser Bewertungsmethode können wir unser Portfolio an innovativen und nachhaltigen Produkten erhöhen“, erklärt Dr. Maas- Brunner TripleS. Im Jahr 2023 hat BASF eine überarbeitete TripleS-Methode zur nachhaltigen Steuerung ihres Produktportfolios eingeführt, um es in Zukunft noch stärker auf Klimaschutz, Ressourceneffizienz und Kreislaufwirtschaft auszurichten. Im BASF-Bericht 2023, der am 23. Februar 2024 veröffentlicht werden wird, werden die Umsatzanteile in den fünf Kategorien spezifiziert. Zum Anteil der Produkte am Umsatz, die in den beiden höchsten Kategorien (Pioneer und Contributor) eingestuft sind, wird ein neues Ziel gesetzt. Wie Kunden aus unterschiedlichsten Branchen ihre Nachhaltigkeitsziele besser erreichen können, verdeutlichten Experten von BASF anhand von fünf innovativen Produkten und Technologien.
Neue Produktentwicklungen steigern den Konzernumsatz
BASF entwickelt kontinuierlich neue und nachhaltigere Produkte und Technologien. „Möglich ist dies durch unsere einzigartige Innovationskraft, deren Erfolg sich durch zahlreiche Zahlen belegen lässt“, erläuterte Maas-Brunner. Mit Produkten, die in den vergangenen fünf Jahren aus der Forschung und Entwicklung (F&E) auf den Markt kamen, hat das Unternehmen den Umsatz in den vergangenen Jahren stetig steigern können und 2022 rund 12 Mrd. Euro erwirtschaftet. Die Innovationskraft zeige sich außerdem in den über 1000 Patentanmeldungen im vergangenen Jahr, womit BASF wieder zur Spitzengruppe der Branche gehört. „Besonders freut mich, dass 40% dieser Patente auf Erfindungen mit besonderem Fokus auf Nachhaltigkeit entfielen und weitere 20% auf Themen rund um die Digitalisierung“, sagte Maas-Brunner.
BASF investiert jährlich etwa 2 bis 3 Mrd. Euro in die Forschung & Entwicklung. Geld alleine reicht allerdings nicht aus, um erfolgreich zu sein. Dr. Maas-Brunner lobte in diesem Zusammenhang explizit die hochqualifizierten Mitarbeiter in den Forschungsteams, weltweit rund 10 000, und die enge Zusammenarbeit mit Instituten und Universitäten.
Mehr Effizienz in der in der Wasserelektrolyse
Ein aktuelles Forschungsprojekt, auf das Maas-Brunner näher einging, ist die Entwicklung von Materialien, die die Effizienz der Wasserelektrolyse deutlich verbessern. Die Wasserelektrolyse stellt den für die Transformation der Chemiebranche unverzichtbaren CO2-freien Wasserstoff her. Gemeinsam mit Siemens Energy baut BASF im Hy4Chem-El-Projekt am Standort Ludwigshafen eine 54 MW-Elektrolyseanlage, die etwa 8000 t/a grünen Wasserstoff produzieren soll mit der der Standort und die Region zumindest teilweise versorgt werden können. Bei der Forschung zur Verbesserung der Wasserelektrolyse liegt der Fokus auf drei wesentlichen Elementen: der Membran, dem Katalysator und den porösen Transportschichten. In der Katalysatorforschung werden neue Materialien und eine ausgefeilte, neue Beschichtung getestet, um Leistung und Haltbarkeit der Zellen steigern und Kosten zu reduzieren. Die Membranen sollen langfristig aus Materialien ohne Fluor bestehen. In den porösen Transportschichten arbeiten wir an einer Verbesserung der Struktur. Dadurch erreicht man eine effizientere Wasserversorgung und einen besseren Sauerstofftransport. Und der Kontakt mit dem verbesserten Katalysator kann optimiert werden.
Für die Herstellung von Synthesegas gibt es eine Forschungskooperation mit der TU Bergakedemie Freiberg. Dabei sollen die Anlagen so umgerüstet werden, dass bei der Erzeugung von Synthesegas sogar CO2 verbraucht wird.
Nachhaltige Herstellung von Batteriematerialien
Die Herstellung von Kathodenmaterialien (Cathode active materials, CAM), die für Batterien benötigt werden, ist energieintensiv. BASF hat daher das Ziel, den ökologischen Fußabdruck ihrer Batteriematerialien entlang der gesamten Wertschöpfungskette deutlich zu verringern. Drei Bereiche stehen im Fokus: die Kathodenmaterialien selbst, ihr Produktionsprozess und das Recycling von Batteriematerialien am Ende des Lebenszyklus der Batterie.
Innovative Kathodenmaterialien sind von zentraler Bedeutung für die Leistung, Sicherheit und Kosten moderner Lithium-Ionen-Batterien in Elektrofahrzeugen. BASF verfügt in ihrer Forschung und Entwicklung über eine Vielzahl an Methoden, die einen entscheidenden Einfluss auf die Eigenschaften der Batteriematerialien haben: von der Zusammensetzung der Materialien, über verschiedene Partikelgrößen und -verteilungen bis hin zu Anpassungen der Porosität und Oberflächeneigenschaften. Damit können auch individuelle Kundenanforderungen berücksichtigt werden.
Ein weiterer Ansatzpunkt der Forscherinnen und Forscher ist es, durch einen ausgeklügelten Herstellungsprozess der Kathodenmaterialien den Anteil teurer Ausgangsmaterialien wie Nickel und Kobalt zu reduzieren, ohne dass sich die Leistungsfähigkeit der Batterie verringert. Zudem arbeitet BASF kontinuierlich daran, die Energie- und Ressourceneffizienz der einzelnen Prozessschritte zu verbessern und setzt Energie aus erneuerbaren Quellen ein.
Ein wichtiger Hebel für nachhaltigere Batteriematerialien ist auch die verstärkte Verwendung recycelter Metalle wie Lithium, Nickel, Kobalt und Mangan. Die Ausbeute dieser Metalle beim Recycling zu erhöhen und gleichzeitig den Chemikalieneinsatz zu verringern, ist ein weiterer Schwerpunkt in der Batteriematerialforschung von BASF.
Kosmetik zum Leben erwecken
Auf der menschlichen Haut leben zahlreiche unterschiedliche Bakterien, die für die Gesundheit des größten Organs des Menschen wichtig sind. Über ihre genaue Funktion war bisher jedoch wenig bekannt. In einer Studie konnten Forscherinnen und Forscher von BASF nun nachweisen, dass auf der Haut jüngerer Menschen im Bereich der Augen Bakterien der Art Lactobacillus crispatus sehr häufig vorkommen. Im Inneren der Falten älterer Menschen sind diese jedoch nicht mehr nachweisbar. In-vitro-Studien zeigten, dass diese lebenden Bakterien die Bildung von Kollagen in den Hautzellen stimulieren können.
Auf Basis dieser Erkenntnis entwickelte BASF Probiolift. Es ist der erste kosmetische Wirkstoff, der hauteigene, lebende Probiotika – Lactobacillus crispatus-Bakterien – enthält. Seine Wirksamkeit wurde in einer randomisierten, doppelblinden klinischen Studie untersucht. Diese konnte belegen, dass der Wirkstoff dazu beiträgt, die Hautdichte der Probandinnen signifikant zu erhöhen und Stirnfalten zu mildern.
Probiolift wird durch ein spezielles fermentatives Verfahren hergestellt, das besonders energiesparend ist. Der Prozess ist besonders nachhaltig, weil BASF auch den Fermentationsüberstand für einen zweiten Wirkstoff nutzt: Postbiolift. Dieser enthält die von Lactobacillus crispatus gebildeten Stoffwechselprodukte. Postbiolift trägt dazu bei, die Hautelastizität zu verbessern und Fältchen im Augenwinkelbereich zu verringern.
Bessere Straßen und Flugzeuge mit „Haifischhaut“
Mit B2Last (Bitumen to Last) hat BASF ein Bitumenadditiv entwickelt, das die Haltbarkeit von Straßen verbessert und gleichzeitig den CO2-Fußabdruck beim Bau verringert. Das Additiv – ein Reaktivsystem auf Basis von Isocyanaten – vernetzt die einzelnen Bestandteile des Bitumens zu einem Polymernetzwerk. Dieses verbessert die elastischen Eigenschaften des Bitumens, was zu einer längeren Haltbarkeit und Rissbeständigkeit der Straße führt – bei hohen und auch niedrigen Temperaturen. Die Verwendung des neuen Additivs sorgt außerdem dafür, dass beim Straßenbau 65% weniger Bitumenemissionen entstehen, denn das Mischgut kann bei niedrigeren Temperaturen verarbeitet werden.
Je geringer der Reibungswiderstand eines Flugzeugs in der Luft ist, desto geringer ist auch dessen Kraftstoffverbrauch und damit sein CO2-Ausstoß. Vorbild für Lösungen, die den Luftwiderstand verringern, ist die Natur, wie etwa die Haut des Hais, die mit winzigen Rippen auf ihrer Oberfläche die Reibung beim Schwimmen reduziert. Forscherinnen und Forschern von BASF ist gemeinsam mit Lufthansa Technik nun mit der Entwicklung von Novaflex Sharkskin der Durchbruch gelungen. Dieser funktionale Film reduziert die Reibung von Oberflächen, ist UV-beständig und widersteht auch schnell wechselnden Temperaturen und mechanischen Belastungen. Der innovative Oberflächenfilm – ausgestattet mit 50 μm großen Rippen – wird auf der gesamten 777F-Frachterflotte von Lufthansa Cargo sowie allen Boeing 777–300ER-Passagierflugzeugen von Swiss International Air Lines eingeführt. Das Bekleben der strömungsrelevanten Bereiche des Flugzeugs mit Novaflex Sharkskin reduziert den Luftwiderstand um 1,1%, was wiederum rund 400 t Kerosin und etwa 1250 t CO2 pro Flugzeug (Boeing 777–300ER-Passagierflugzeug) pro Jahr einspart. In Zukunft soll der Flugzeugkörper noch großflächiger mit Novaflex Sharkskin überzogen werden. Dadurch würde sich der Luftwiderstand um 3% verringern.
Autorin: Daniela Held
