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Jiří Pác: Die Entwicklung von Kunststoffen steht derzeit am Scheideweg

Jiří Pác arbeitet bereits fast dreißig Jahre am Polymer Institute Brno. Hier begann er 1990 nach Abschluss seines auf Kunststofftechnologie ausgerichteten Hochschulstudiums. Zunächst trat er die Stelle eines Forschungsmitarbeiters in der Abteilung Werkstoffforschung an. Anschließend wurde er Leiter dieser Abteilung und 2016 Leiter eines unter die Firma Unipetrol RPA fallenden Zweigbetriebs. 

Jiří Pác: Plastic development is at a crossroads
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Welchen Tätigkeiten und Themen widmen Sie sich am Forschungsinstitut?

Im Polymer Institute Brno widmen wir uns sowohl Forschungsaktivitäten, als auch der eigentlichen Fertigung von Produkten. Die Forschungstätigkeit des Instituts spezialisiert sich vor allem auf Themen wie Polymerisationskatalysatoren, UV- und Thermooxidationsstabilität von Polymeren, die Entwicklung neuer Typen von Polyolefinen und Werkstoffen auf deren Basis und nicht zuletzt auch auf die technische Hilfe für Produktionseinheiten, Compoundierer (Verarbeiter von Kunststoffen, die Kunststoffgemische zum Beispiel mit Glasfasern, Talk, Brandschutzmitteln u. a. zubereiten) und Kunststoffverarbeiter. Im Rahmen der eigenen Produktion befassen wir uns mit der Entwicklung und dem Verkauf von Additivkonzentraten für Kunststoffe, wie es beispielsweise UV-Stabilisatoren, Antistatika, Brandschutzmittel, Farbstoffe u. v. a. sind, die einen unerlässlichen Bestandteil von Kunststoffprodukten darstellen, denen wir täglich begegnen. Vielleicht ist uns nicht bewusst, dass nahezu alle Kunststoffprodukte neben den grundlegenden plastischen Komponenten auch viele weitere Stoffe – Additive enthalten, die die Eigenschaften der Produkte wesentlich verbessern. Zum Beispiel verlängern die bereits erwähnten UV-Stabilisatoren die Lebensdauer von Produkten im Freien um ein Vielfaches, Brandschutzmittel erhöhen die Sicherheit von Bauten und Elektronik und wir dürfen auch die Farbstoffe nicht vergessen, ohne die wir uns Kunststofferzeugnisse schwer vorstellen können.

Das Polymer Institute Brno vereint in sich nicht gerade traditionell Forschungs-, beziehungsweise Entwicklungsaktivitäten mit der eigentlichen Herstellung von Produkten. Was für Vorteile hat das Ihrer Meinung nach?

Die Verbindung von Forschung und Produktion in einem Unternehmen hat mehrere grundlegende Vorteile. Der erste ist die Teilung finanziell wie personell hoch anspruchsvoller Dienstleistungen für beide Typen von Aktivitäten und der zweite ist die Gewinnung von Kontakten und des Zugangs zu den Kunden gerade auf dem Wege des langfristigen Erbringens von Forschungsdienstleistungen. Es ist schon überraschend, wie sich das Vertrauen der Kunden auf diese Weise sehr gut gewinnen lässt, da das PIB für sie nicht nur einen von vielen Lieferanten, sondern auch einen Partner darstellt, von dem sie wissen, dass er über das notwendige technische und intellektuelle Umfeld verfügt und der jederzeit in der Lage sein wird, wirksame Hilfe zu leisten. Diese Verbindung ließe sich mit leichter Übertreibung mit einem „Supermarkt“ vergleichen, in den wir vor allem deshalb alle gehen, weil wir alles an einem Ort bekommen.

Was passiert aktuell im PIB? Werden hier gerade irgendwelche bedeutenden Projekte, Investitionen oder Veränderungen realisiert?

Der wichtigste Bereich, auf den sich das PIB aktuell konzentriert, ist die Vorbereitung eines Forschungsumfelds für die gerade im Bau befindliche Polyethylen-Einheit PE3. Da sich die neue Technologie von der ursprünglichen, also den Polyethylen-Einheiten PE1 und PE2 unterscheidet, mussten nicht nur neue Labor-Polymerisationsreaktoren, einschließlich der Steuerung des Polymerisationsprozesses konstruiert werden, sondern auch unser Laborumfeld musste mit einer analytischen Ausstattung, die zum Studium der Struktur von Polymeren wie auch ihrer physikalisch-mechanischen Eigenschaften benötigt werden, und auch mit Technologien zur Weiterverarbeitung  nachgerüstet werden. Neben erheblichen Investitionen in die Laborausstattung wurden in den vergangenen Jahren auch die Anlagen für die Herstellung von Additivkonzentraten erneuert, im Laufe mehrerer Jahre wurden zwei neue Compoundier-Maschinen angeschafft, die die Produktionskapazität des PIB von ursprünglich ca. 1500 Tonnen pro Jahr auf derzeit ca. 2500 Tonnen pro Jahr gesteigert haben. Verhandelt wird auch ein Projekt für einen weiteren deutlichen Ausbau der Produktionskapazität der Konzentrate.

Können Sie beschreiben, welchen Trends Sie im Bereich der Kunststoffherstellung begegnen? In welche Richtung entwickelt sich ihre Herstellung und müssen auch Sie im PIB irgendwie darauf reagieren?

Die Richtungen der Entwicklung von Kunststoffen befinden sich derzeit etwas am Scheideweg. Dies ist durch das neue legislative Bestreben gegeben, das auf eine „Kreislaufwirtschaft“ zielt. Diese stellt, vereinfacht gesagt, einen nachhaltigen Umgang mit Rohstoffen – in unserem Fall mit Kunststoffen dar. Ziel sämtlicher Bemühungen ist es, den Verbrauch fossiler Rohstoffe zu beschränken und so die Zeit zu verlängern, für die die Rohstoffe der Menschheit zur Verfügung stehen. Diesem Bestreben muss sich auch unsere Forschungsstrategie anpassen, so dass die Forschung von Unipetrol dazu dient, sich auch in entfernterer Zukunft auf dem Kunststoffmarkt zu halten. Das ökologisch motivierte Bestreben hat viele Meilensteine absolviert, beginnend mit dem Bestreben, sich der Kunststoffe durch gesteuerten Abbau mit Hilfe von Prodegradanten genannten Stoffen oder zum Beispiel durch Kompostierbarkeit zu entledigen. Beide Richtungen haben sich als Irrtum erwiesen, da gerade der Abbau von Kunststoffen zur Entstehung von Mikropartikeln führt und eine der Ursachen der aktuell reichlich in den Medien behandelten Verschmutzung der Ozeane und Meereslebewesen ist. Ebenso bringt das Kompostieren von Kunststoffen im Grunde nichts Positives. Auf diesem Wege kann man sich eines Produkts relativ leicht entledigen, aber ohne die Möglichkeit seiner Weiterverwertung.

Welche Richtung wird also bei der Entwicklung von Kunststoffen als die richtige angesehen?

Etwas wie den „heiligen Gral“ stellt derzeit das Recycling des maximal möglichen Volumens der auf den Markt kommenden Kunststoffe dar. Das ist ein sehr ambitioniertes Ziel und um dieses zu erreichen, müssen drei grundlegende Parameter zumindest teilweise erfüllt werden. Der erste ist die Minimierung der Zahl der Kunststoffe auf dem Markt, beziehungsweise wenigstens in den einzelnen Segmenten der Industrie, so dass sie nicht miteinander vermischt und Erzeugnisse so konstruiert werden, dass sie wirklich recycelbar sind und beim Versuch, die einzelnen Materialien voneinander zu trennen, kein technisches Kopfzerbrechen bereiten. Die zweite Voraussetzung ist die erfolgreiche Sammlung, der Abtransport und das Sortieren von Kunststoffen. Dieser Prozess wird zu einem gewissen Grad bereits beherrscht. Der letzte und schwerste Parameter ist die anschließende Verwertung der erfolgreich gesammelten, sortierten und recycelten Kunststoffe. Dies ist leider die größte Schwäche des gesamten Bemühens um eine „Kreislaufwirtschaft“ und stellt gleichzeitig auch eine Herausforderung für die weitere Ausrichtung der Forschung dar.

Wo liegt die Ursache, dass gerade die Verwertung recycelter Kunststoffe das größte Problem darstellt?

Die mit Lebensmittelverpackungen, Baustoffen, Autoteilen u. ä. verbundene Gesetzgebung ist von Jahr zu Jahr strenger und die Hersteller erfüllen sie unter Aufwendung erheblicher Anstrengungen und finanzieller Mittel. Dies ist aber ein Zustand, der die primären, neu hergestellten Kunststoffe betrifft. Sobald recyceltes Material mit nichtdefinierten Parametern Eingang in diese Kette findet, ist seine Verwertung in den erwähnten Anwendungen nahezu ausgeschlossen. Es lassen sich natürlich viele Anwendungsbereiche finden, die eine partielle Zugabe oder auch eine hundertprozentige Verwendung recycelter Kunststoffe ermöglichen, wie zum Beispiel anspruchslose Verpackungsfolien, Platten, technische Verpackungen, Transportkisten u. a., aber es ist deutlich, dass mit steigendem Volumen recycelter Kunststoffe dieses Segment des Marktes bald gesättigt sein wird und neue Anwendungsbereiche eher künstlich geschaffen werden, als dass sie benötigt würden. Bis vor kurzem war China ein relativ ungesättigter Markt für Kunststoffabfälle, aber angesichts legislativer Veränderungen in diesem Land zur Abfallbehandlung und zu einem höheren Augenmerk auf eine umweltgerechte Produktion hat sich dieser Markt teilweise geschlossen. In dieser Situation gelangen wir nach relativ kurzer Zeit an einen Zustand, wo recycelte Kunststoffe kurzum nicht mehr auf den Markt gebracht werden können. Die Situation ließe sich bis zu einem gewissen Grad durch eine Lockerung der legislativen Anforderungen an die Qualität der Erzeugnisse verbessern, aber das ist eher ein Wunsch, als eine realistische Möglichkeit. Deshalb sind Methoden des Kunststoffrecyclings zu suchen, die zum Beispiel zu Depolymerisation zu wiederverwendbaren Monomeren führen oder zumindest die Eigenschaften von recyceltem Kunststoff insoweit verbessern, dass er erneut verwendet werden kann.

Unipetrol stellte den Kunden unlängst das neue Produkt Makroplus CC vor, das in Zusammenarbeit mit Entwicklern aus Brünn und Litvínov entstand. Ist eine derartige Zusammenarbeit eher selten oder arbeiten die Entwicklerteams im Rahmen der Gruppe regelmäßig zusammen?

Dieses Produkt entstand durch gemeinsame Entwicklungsanstrengungen der Abteilung für die Herstellung leitfähiger Ruße Chezacarb, des PIB und der Verkaufsgruppe Unipetrol Deutschland. Es handelt sich um Konzentrate leitfähiger Ruße für unterschiedliche Anwendungen, beginnend bei permanent antistatischen oder elektrostatisch dissipativen Verpackungen für Elektronik, über Folien, Röhren, Schäume, Fußbodenbeläge bis hin zur Kabelindustrie. Konzentrate erweitern das Kundespektrum für Chezacarb, da lediglich ein kleiner Teil von ihnen mit rohen Rußen arbeiten kann. Die Hauptmärkte werden Deutschland und China sein, wo Unipetrol über eine gute Handelsvertretung und qualitative Kundenkontakte verfügt. Ähnliche Kooperationen gibt es natürlich häufiger, zum Beispiel auch im Bereich der Forschung und Entwicklung von Kunststoffen. In diesem Zusammenhang kann ich ein Forschungsprojekt zur Prüfung der Möglichkeit der Herstellung und Anwendungen sogenannter „grüner Kunststoffe“ erwähnen, die derzeit im PIB in Zusammenarbeit mit der Abteilung Geschäftsentwicklung von Unipetrol realisiert wird.

Grüner Kunststoff? Können Sie uns beschreiben, worum es sich da handelt?

Grüne Kunststoffe sind Kunststoffe, die aus „Nichterdölrohstoffen“ produziert werden. Dazu gehört eine Reihe von Kunststoffen, aber im Handel am bekanntesten ist PLA (Polylactid), für welches das Monomer – Milchsäure und aus ihr Lactid durch Fermentation bereitet werden kann, und dies im Grunde auch aus jeglichen landwirtschaftlichen Erzeugnissen oder Abfällen, die Mono- bis Polysaccharide enthalten, also auch aus Zellulose. Der aktuelle Verbrauch von PLA in Europa liegt in einer Größenordnung von Tausenden Tonnen, aber in Verbindung mit der „Kreislaufwirtschaft“ kann in einem Horizont von einigen Jahren ein explosionsartiger Anstieg der Nachfrage erwartet werden. Neben den legislativen Anforderungen wird die Haupttriebkraft der schnellen Entwicklung des Verbrauchs von PLA das Bestreben multinationaler Konzerne sein, ihre „grüne Strategie“ dadurch vorzuführen, dass sie versuchen werden, einen Teil der Produktion von erdölbasierten Kunststoffen zum Beispiel auf PLA umzustellen und dadurch bei ihren Kunden einen geschäftlichen Vorteil zu erlangen. Dieses Bestreben stößt allerdings nach einer gewissen Zeit auf die Tatsache, dass eine derartige Menge an landwirtschaftlicher Produktion nicht für die Fermentation zur Verfügung stehen wird und PLA, ähnlich wie die Biokraftstoffe, eine Konkurrenz für die Nahrungsmittelproduktion darstellen wird. Deshalb wird es für uns sehr wichtig sein, den richtigen Moment des Anstiegs der PLA-Produktion abzupassen, da es sich zu dieser Zeit unter anderem auch um eine relativ lukrative Produktion handeln wird.

Und wie steht es um die Entwicklung von Polymeren, eines wichtigen Handelsartikes von Unipetrol – Polyethylen und Polypropylen?

Die auf die bestehenden Kunststoffe vom Typ Polypropylen (PP) und Polyethylen (PE) orientierte Entwicklung zielt insbesondere auf Polymerisationssysteme, die zum Beispiel die Produktion von PP Mosten unter Verwendung phthalatfreier Katalysatoren für Lebensmittelverpackungen, Materialien mit minimierten Emissionen organischer Stoffe für Autoanwendungen oder mit einem reduzierten Geruch ebenfalls für anspruchsvolle Lebensmittelverpackungen ermöglichen. Hierzu gehört auch die Entwicklung, die zum Beispiel auf Fasern abzielt, die für weiche Textilien – sog. Soft Touch – für Hygieneanwendungen wie etwa Kinderwindeln bestimmt sind, oder auch verbesserte PP Blockkopolymere für dünnwandige, aber verformbare Autostoßdämpfer. Im Bereich Automotive herrscht der Trend der Reduzierung des Fahrzeuggewichts vor, weshalb die Hersteller bestrebt sind, unter anderem auch das Gewicht von Kunststoffteilen zu reduzieren. Dies wird durch den Ausschluss früher beliebter verfestigender Zuschlagstoffe wie zum Beispiel Talk und Glimmer und durch die Verwendung reiner Polypropylene erreicht. Dies macht natürlich die Entwicklung von PP Kopolymeren mit einem viel besseren Steifigkeit-Verformbarkeitsverhältnis erforderlich. Einen sehr interessanten Bereich stellen auch die Polypropylenschäume dar, wo Unipetrol unlängst den neuen Mosten-Typ MB812 auf den Markt gebracht hat. Im Fall der neuen Technologie PE3 geht es in der ersten Phase um die Unterstützung der Herstellung von Lizenztypen, anschließend um deren Optimierung entsprechend den Anforderungen der Kunden und parallel damit auch um die Entwicklung neuer Typen. Die Bedeutung der Unterstützung des PIB wird umso größer, da der Lizenzgeber unlängst seine Geschäftsstrategie neu bewertet hat und er Unipetrol künftig keine Unterstützung bei der Weiterentwicklung neuer Typen für die PE3 gewähren wird.

Wie sehen Sie persönlich die Zukunft von Kunststoffen? Werden wir weiterhin im „Kunststoffzeitalter“ leben oder wird der Anteil der Kunststoffe auf dem Markt langsam zurückgehen? Werden die bestehenden Kunststoffe durch neue mit besseren Eigenschaften ersetzt?

Die Zukunft der Kunststoffe sehe ich auch trotz der aktuellen Medienkampagne über die Umweltschädlichkeit von Kunststoffen optimistisch. Einen gewissen Anteil von Kunststoffen in der Verpackungsindustrie wird sicher das Papier übernehmen, einige völlig überflüssige Anwendungsbereiche werden verschwinden. Dies wird den Anstieg des Verbrauchs von Kunststoffen bis zu einem gewissen Grad verlangsamen, aber kein anderes Material kann Kunststoffe ersetzen. Es wird sich eher um eine Umverteilung der Anwendungsbereiche zwischen verschiedenen Typen von Kunststoffen handeln, von denen PP und PE sicherlich als Sieger hervorgehen werden, da sie eine einzigartige Kombination eines geringen Preises, hervorragender und anpassungsfähiger physikalisch-mechanischer Eigenschaften und eine leichte Recycelbarkeit bieten. Verlierer werden wahrscheinlich Styrolkunststoffe in Verpackungsschäumen und technischen Anwendungen und technische Kunststoffe in der Elektrotechnik sein, gewisse Verluste sind auch im Fall von PVC in der Kabelindustrie zu erwarten. PP und PE werden teilweise die „grünen Kunststoffen“ konkurrieren, aber ihr Anteil kann nie ein hohes Maß erreichen, da ihre Produktion im großen Maßstab zu Lasten der Nahrungsmittelproduktion gehen wird. Die Gefahr für den Verkauf von PP und PE besteht eher im Recycling, beziehungsweise in der Wiederverwertung von Recyclaten, die einen Teil der „Low-Cost-Anwendungen“ primärer PP und PE übernehmen werden. Dem kann man bis zu einem gewissen Grad durch die Einbindung von Unipetrol in den Recyclingprozess begegnen und auch indem man versucht, preisgünstigere Varianten von Kunststoffen auf der Basis zum Beispiel von Übergangstypen von PP und PE mit einem Anteil recycelter Kunststoffe anzubieten.

Und abschließend noch eine persönliche Frage. Wie verbringen Sie Ihre Freizeit? Was sind Ihre Interessen?

Das ist die schwierigste Frage, da ich keine ausgesprochenen Hobbys habe. Ich gehe gern abends spazieren und gelegentlich lese ich etwas.