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Nachhaltigkeit
Materialien herstellen
Zusammenfassung
- Ein wichtiger Schritt zur Etablierung von Kunststoffen als erneuerbare Ressourcen wird die Erhöhung des Anteils von Kunststoffen aus Biomasse und recycelten Materialien anstelle von herkömmlichen Kunststoffen auf Erdölbasis sein.
- Biomassekunststoffe sind Kunststoffe, die aus Biomasse (Pflanzen und anderen wiederverwendbaren organischen Ressourcen) hergestellt werden. In den letzten Jahren ist aus Umweltgründen eine extrem hohe gesellschaftliche Nachfrage nach diesen Materialien entstanden.
- Cellulose-Nanofasern (CNFs) sind Fasern mit einer Breite von 3-100 nm und einer Länge von weniger als 100 μm und werden durch Auftrennen von Fasern aus Cellulose, dem Hauptbestandteil von Pflanzen, gewonnen. CNFs haben mehrere hervorragende Eigenschaften, darunter geringes Gewicht und hohe Festigkeit; darüber hinaus sind sie als erneuerbare Ressourcen biologisch abbaubar und recycelbar und bieten weitere ähnliche Vorteile.
- Asahi Kasei entwickelt eine Vielzahl technischer Kunststoffe unter Verwendung von Inhaltsstoffen aus Biomasse und legt dabei besonderes Augenmerk auf die Einhaltung der internationalen ISCC PLUS-Zertifizierung. Wir arbeiten auch an der Entwicklung leichter Materialien durch die Kombination hochhitzebeständiger Cellulose-Nanofasern mit verschiedenen Arten technischer Kunststoffe.
Schritte zur Etablierung von Kunststoffen als nachwachsende Rohstoffe
Ein entscheidender Schritt zur Etablierung von Kunststoffen als erneuerbare Ressourcen wird die Erhöhung des Anteils von Kunststoffen aus Biomasse (Pflanzen und anderen wiederverwendbaren organischen Ressourcen) und recycelten Materialien* anstelle von herkömmlichen Kunststoffen auf Erdölbasis sein.
Auf dieser Seite stellen wir zwei Klassen nachhaltiger Materialien vor, die sich in den letzten Jahren als besonders attraktive Kandidaten herausgestellt haben: Biomasse-Kunststoffe und CNFs.
*Kunststoffe aus recycelten Materialien werden auf Seite 5 „Recyclingmaterialien“ ausführlicher besprochen.
Kunststoffe aus Biomasse
■ Was sind Biomasse-Kunststoffe?
Biomassekunststoffe werden aus Biomassebestandteilen (Pflanzen und anderen erneuerbaren organischen Ressourcen) hergestellt.
■ Wachsende gesellschaftliche Nachfrage nach Biomasse-Kunststoffen
Ein entscheidender Schritt auf dem Weg zur Etablierung einer Kreislaufwirtschaft wird die rasche Erhöhung des Anteils aller aus Biomasse (Pflanzen und anderen nachwachsenden Rohstoffen) und recycelten Materialien gewonnenen Kunststoffe anstelle von herkömmlichen, aus Erdöl gewonnenen Kunststoffen sein.
Eine der im Mai 2019 von der japanischen Regierung vorgeschlagenen Strategien für den Kunststoffkreislauf sieht vor, die derzeit zur Herstellung von Kunststoffverpackungen, Kunststoffhüllen und anderen Kunststoffprodukten verwendeten Rohstoffe durch Materialien wie Biomassekunststoffe aus erneuerbaren Ressourcen zu ersetzen. Um diesen Übergang zu fördern und zu beschleunigen, hat sich Japan auch ein konkretes Zahlenziel gesetzt: Bis 2030 sollen so viel Biomassekunststoffe wie möglich – 2 Millionen Tonnen – verwendet werden.
*Quelle: Japanisches Umweltministerium, Roadmap zur Einführung von Biokunststoffen: Für die nachhaltige Nutzung von Kunststoffen
Cellulose-Nanofasern (CNFs)
■ Was sind Cellulose-Nanofasern (CNFs)?
Cellulose-Nanofasern (CNFs), auch als mikrofibrillierte Cellulose oder Cellulose-Nanofibrillen bekannt, sind Fasern mit einer Breite von 3–100 nm und einer Länge von weniger als 100 μm, die durch Trennung von Cellulosefasern, dem Hauptbestandteil von Pflanzen, gewonnen werden. Pflanzliche CNFs werden normalerweise aus Holz hergestellt, können aber auch aus Gras, Seetang, Bambus oder anderen Rohstoffen gewonnen werden.
■ Hauptmerkmale von Cellulose-Nanofasern (CNFs)
CNFs verfügen über mehrere hervorragende Eigenschaften, darunter ihr geringes Gewicht und ihre hohe Festigkeit. Darüber hinaus stellt ihre Herstellung aus Zellulose sicher, dass CNFs nachwachsende Rohstoffe sind, die biologisch abbaubar sind und weitere Vorteile bieten.
CNFs haben als Zusatzstoff für Verbundharze große Aufmerksamkeit auf sich gezogen – eine Anwendung, bei der die hohe Recyclingfähigkeit von CNFs einen großen Vorteil gegenüber Glasfasern darstellt, die üblicherweise zur Verbesserung der Festigkeit von Harzprodukten verwendet werden.
Empfohlene Lösungen von Asahi Kasei (1)
Technische Kunststoffe mit Inhaltsstoffen aus Biomasse
Um die Treibhausgasemissionen zu senken und den Verbrauch von Erdölressourcen zu reduzieren, entwickelt Asahi Kasei aktiv technische Kunststoffe auf Basis von Inhaltsstoffen aus Biomasse.
Pflanzliches Polyamid (PA) 610 LEONA™ BG-Serie
Asahi Kasei entwickelt Sorten unserer XYRON™ modifizierten PPE- und TENAC™ POM-Harze, die Inhaltsstoffe aus Biomasse über den Massenbilanzansatz verwenden (*1). Diese Materialien sind nach ISCC PLUS (*2) zertifiziert, einem internationalen Zertifizierungsprogramm für nachhaltige Produkte.
PSA aus Biomasse-Rohstoffen
Unsere mit XYRON™ modifizierten PPE-Harze haben die ISCC PLUS-Zertifizierung als PPE-Materialien erhalten, deren Inhaltsstoffe Methanol/Phenol enthalten, das über einen Massenbilanzansatz aus Biomasse gewonnen wird.
Da biomassezertifiziertes PPE-Harz dieselben Eigenschaften wie herkömmliches PPE-Harz auf Erdölbasis aufweist (einschließlich Hitzebeständigkeit, Flammschutz, geringes Gewicht, elektrische Isolierung, Dimensionsstabilität und geringe Wasseraufnahme), kann es in zahlreichen Anwendungsbereichen zur Nachhaltigkeit beitragen.
Wir entwickeln außerdem recycelte XYRON™-Typen, bei denen PSA mit recycelten Harzen kombiniert wird, arbeiten mit Kunden an der Entwicklung von Recyclingprogrammen und verfolgen eine Reihe anderer Initiativen, um zum Aufbau einer nachhaltigen Gesellschaft für die Zukunft beizutragen.
TENAC™ POM-Harz aus Biomasse-Rohstoffen
Durch den Erwerb der ISCC PLUS-Zertifizierung können wir POM-Harz unter Verwendung nachhaltiger Rohstoffe produzieren und verkaufen, die nach der Massenbilanzmethode ermittelt wurden.
Durch die Anwendung der Massenbilanzmethode können wir unsere Kunden weltweit in ihren Bemühungen um Nachhaltigkeit unterstützen und gleichzeitig die hervorragende Leistung des POM-Harzes (Reibungs- und Verschleißeigenschaften, Festigkeit und Steifigkeit, Beständigkeit gegen Öl und organische Lösungsmittel usw.) beibehalten.
(*1)ISCC (International Sustainability and Carbon Certification) ist ein internationales Zertifizierungssystem, das Lösungen für die Implementierung und Zertifizierung von Abfall- und Restrohstoffen, nicht biologisch erzeugten erneuerbaren Rohstoffen sowie recycelten Kohlenstoffmaterialien und Brennstoffen bietet. ISCC PLUS ist ein Zertifizierungssystem, das sich hauptsächlich auf biobasierte Kohlenstoffmaterialien bezieht, die außerhalb der EU produziert und weltweit geliefert werden, und das nachhaltige Rohstoffe in der Lieferkette verwaltet und sicherstellt.
(*2) Im Falle einer Mischung aus nachhaltigen Rohstoffen und aus fossilen Brennstoffen gewonnenen Rohstoffen im Produktionsprozess wird der Anteil nachhaltiger Rohstoffe bestimmten Produkten auf Grundlage der ISCC PLUS-Systemdokumente und seiner anerkannten Managementmethoden zugewiesen.
Pflanzliches Polyamid (PA) 610 LEONA™ BG-Serie
Polyamid (PA) 610 ist ein Biomasse-Kunststoff mit einem Anteil von 60 % pflanzlichen Polymeren. Die Primärtypen der LEONA-Familie™ von PA-Produkten von Asahi Kasei basieren auf PA66, das aus zwei Rohstoffen hergestellt wird: Hexamethylendiamin und Adipinsäure. PA610 wird ebenfalls aus zwei Rohstoffen hergestellt: Hexamethylendiamin und Sebacinsäure. Sebacinsäure wird aus Rizinusöl gewonnen, einer Art Pflanzenöl, das aus der Rizinuspflanze gewonnen wird. PA610 ist also ein Biomasse-Polyamid, dessen Polymeranteil zu 60 % pflanzlichen Ursprungs ist. Im Vergleich zu PA66 enthält PA610 eine längere Molekülkette und hat zwei wichtige Eigenschaften:
1. Geringere Wasseraufnahme und bessere Dimensionsstabilität. 2. Höhere chemische Beständigkeit und Calciumchloridbeständigkeit
Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich PA610 gut für die Anwendung bei einer Vielzahl von Komponenten, einschließlich Autokühlerkästen, verschiedenen Arten von Pumpen, Sensoren und Batteriekomponenten.
- LEONA™ BG230 (PA610+GF33%) Siehe technisches Datenblatt
Versuche zur Kommerzialisierung von Polyamid 66 aus Biomasse-Zwischenprodukten
Asahi Kasei verwendet derzeit aus fossilen Brennstoffen gewonnenes HMD als Zwischenprodukt zur Herstellung LEONA™ Polyamid 66 (auch Nylon 66 genannt), einem technischen Kunststoff mit hervorragender Hitzebeständigkeit und Steifigkeit.
Während die Welt auf eine CO2-Neutralität zusteuert, richtet sich die Aufmerksamkeit zunehmend auf Lösungen zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen aus chemischen Produkten auf Basis fossiler Brennstoffe. Die strategische Allianz mit Genomatica verschafft Asahi Kasei Vorzugsrechte für den Zugriff auf die ersten Mengen an Bio-HMD, um die Möglichkeit als Rohstoff für Polyamid 66 zu prüfen. Dadurch kann Asahi Kasei die Versuche mit Polyamid 66 beschleunigen, das unter Verwendung von Zwischenprodukten aus Biomasse hergestellt wird. Genomatica verfügt über eine langjährige Erfolgsbilanz bei der Kommerzialisierung von Fertigungstechnologien für verschiedene chemische Produkte unter Verwendung von Biotechnologie. Durch die Verwendung dieses Bio-HMD mit seiner eigenen Polyamid-66-Polymerisationstechnologie möchte Asahi Kasei sein Ziel unterstützen, als Erster nachhaltigeres Polyamid 66 auf den Markt zu bringen, das unter Verwendung von Zwischenprodukten aus Biomasse für die Anwendung von Kunststoffkomponenten und Industriefasern in der Automobil- und Elektronikindustrie hergestellt wird.
- Laden Sie unter diesem Link entsprechende Pressemitteilungen herunter.
Empfohlene Lösungen von Asahi Kasei (2)
CNF-verstärkte thermoplastische Harze
CNF-verstärkte Thermoplaste sind Verbundprodukte, die die hochhitzebeständigen Cellulose-Nanofasern (CNF) von Asahi Kasei mit verschiedenen technischen Kunststoffen – wie Polyamid (PA) und Polyacetal (POM) – kombinieren, um leichte Materialien mit hervorragender Wiedervermahlbarkeit zu erzeugen.
Hauptmerkmale der CNFs von Asahi Kasei
Bei den von Asahi Kasei entwickelten CNFs handelt es sich um Biomassefasern mit Baumwoll-Linter-Bestandteilen, die durch hochentwickelte Verfahren auf eine Größe im Nanometerbereich miniaturisiert werden.
Wie in der Abbildung rechts dargestellt, können die CNFs von Asahi Kasei Harze verstärken, indem sie als Biomassefüllstoffe mit höherer Hitzebeständigkeit als herkömmliche CNFs dienen. Diese Materialien haben gute Recyclingeigenschaften – sie können für die Verwendung als Inhaltsstoffe in denselben Produkten recycelt werden – und zeichnen sich durch ein geringes spezifisches Gewicht (1,5 g/cm3) aus. Zu den weiteren hervorragenden Eigenschaften dieser Materialien gehören eine hohe Elastizität, ein niedriger linearer Ausdehnungskoeffizient, ein niedriger Reibungskoeffizient, geringer Abrieb und eine hohe Gasbarrierefestigkeit.
Asahi Kasei Technologien zur Nanodispersion von CNFs
Da CNFs extrem hydrophil sind, neigen sie dazu, zu verklumpen, wenn sie in Harze eingemischt werden. Dies hat CNFs oft daran gehindert, ihr volles Potenzial als verstärkende Additive auszuschöpfen.
Asahi Kasei entwickelt Technologien zur Nanodispersion von CNFs in verschiedenen Harzen und gewährleistet so einen einzigen, konsistenten Herstellungsprozess von der CNF-Produktion bis hin zu CNF-Verbundwerkstoffen.
- Hier finden Sie Details zu CNF-verstärkten Thermoplasten
Bei Fragen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung.
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