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Im Projekt Chem Cycling TM der BASF werden durch ein thermochemisches Verfahren Kunststoffabfälle in Pyrolyseöl umgewandelt. (Bildquelle: BASF)

Von 2025 an sollen jährlich 250.000 Tonnen recycelte und abfallbasierte Rohstoffe anstelle von fossilen Rohstoffen verarbeitet werden. „Unternehmen, die Lösungen für die Transformation zur Kreislaufwirtschaft bieten können, werden künftig über einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil verfügen“, sagt Dr. Martin Brudermüller, Vorstandsvorsitzender und Chief Technology Officer der BASF über dieses zentrale Zukunftsthema in Gesellschaft und Politik. Auf einer digitalen Forschungspressekonferenz hat das Unternehmen Beispiele seiner Forschungspipeline vorgestellt.

Kreislauf bei Elektromobilität schließen

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Forscher am BASF-Standort Ludwigshafen arbeiten an einem neuen chemischen Verfahren, damit das in der Batterie enthaltene Lithium in hochreiner Form zurückgewonnen werden kann.(Bildquelle: BASF)

Im Jahr 2030 müssen Experten zufolge mehr als 1,5 Mio. Tonnen Batteriezellen von Elektrofahrzeugen entsorgt werden. Dazu kommen Abfälle aus der Zellproduktion, der Produktion von Kathodenmaterialien sowie deren Vorstufen. Darin enthalten sind wertvolle Rohstoffe wie Lithium, Kobalt und Nickel. Durch Batterierecycling können diese Rohstoffe zurückgewonnen und neu verarbeitet werden. Lithium-Ionen-Batterien werden hierfür zunächst zerlegt und geschreddert. Dabei entsteht die sogenannte Schwarze Masse. Mithilfe verschiedener chemischer Verfahren können bereits heute Rohstoffe aus dieser Masse zurückgewonnen werden. Das reduziert den CO2-Fußabdruck der Batteriemetalle um mindestens 25 Prozent gegenüber der Förderung aus natürlichen Quellen.

Jedoch ist dieser Prozess bisher sehr energieintensiv oder es entstehen große Mengen Salze, die entsorgt werden müssen. Auch die Ausbeute an Rohstoffen ist noch zu gering. BASF entwickelt – nach eigenen Angaben – ein neues hocheffizientes chemisches Verfahren mit vielen Vorteilen: Das in der Batterie enthaltene Lithium wird in hochreiner Form und hoher Ausbeute zurückgewonnen, Abfälle werden vermieden und der CO2-Fußabdruck wird gegenüber den bisherigen Verfahren weiter gesenkt. Damit unterstützt der Konzern die Ziele der Europäischen Kommission, ein nachhaltiges Wertschöpfungsnetzwerk für Batterien in Europa zu etablieren.

Additive für verbessertes Recycling

Auch bei Kunststoffen arbeiten Forscher der BASF daran, Stoffkreisläufe effizienter zu schließen. Einer Studie der Unternehmensberatung Conversio zufolge fallen global etwa 250 Mio. Tonnen Plastikmüll pro Jahr an. Davon werden nur 20 Prozent recycelt und im Stoffkreislauf gehalten. Beim mechanischen Recycling werden die Kunststoffabfälle zerkleinert, geschmolzen und als Rezyklat für die Herstellung neuer Produkte verwendet. Allerdings ist dieses Material für viele Anwendungen zunächst nicht geeignet.

BASF-Forscher haben verschiedene Kunststoffadditivpakete entwickelt, welche die Qualität des recycelten Materials gezielt stabilisieren und verbessern. Lösungen wie Verträglichkeitsvermittler sollen die mechanischen Eigenschaften von Polymermischungen verbessern. Das wertet mechanisch recycelte Kunststoffe und ihre Produkte im Kunststoff-Kreislauf auf.

Kunststoffabfälle: Rohstoffe in der chemischen Industrie

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Im Projekt Chem Cycling TM der BASF werden durch ein thermochemisches Verfahren Kunststoffabfälle in Pyrolyseöl umgewandelt. (Bildquelle: BASF)

Jährlich fallen weltweit 200 Mio. Tonnen Kunststoffabfälle an, die noch nicht recycelt werden. Das chemische Recycling verfolgt einen weiteren Ansatz, den Kunststoffkreislauf zu schließen und bildet eine Ergänzung zum mechanischen Recycling. Chemisches Recycling wandelt Kunststoffabfälle in sogenannte Sekundärrohstoffe um, beispielsweise mithilfe eines thermochemischen Prozesses, der Pyrolyse. Das dabei gewonnene Pyrolyseöl kann von der chemischen Industrie zu neuen Produkten verarbeitet werden. Die Vorteile des Verfahrens: Es verwertet auch gemischte und verunreinigte Kunststoffströme. Produkte aus Pyrolyseöl sind zudem nicht von herkömmlichen Produkten zu unterscheiden. Damit lassen sich erstmals auch Automobilteile, Medizinprodukte und Lebensmittelverpackungen aus solchen Kunststoffabfällen hergestellen.

Um diese vielversprechende Technologie weiterzuentwickeln, hat BASF 2018 das Projekt Chem Cycling TM gestartet. Gemeinsam mit Kooperationspartnern arbeiten Forscher daran, den Herstellungsprozess von Pyrolyseöl aus gemischten Kunststoffabfällen weiterzuentwickeln und zu verbessern. Eine besondere Rolle kommt der Entwicklung geeigneter Katalysatoren für die neue Prozesstechnologie zu. Diese Katalysatoren sollen dafür sorgen, dass trotz wechselnder Zusammensetzungen des Kunststoffabfalls immer hochreines Pyrolyseöl entsteht. Ein Katalysator der ersten Generation ist bereits in die Pyrolyseanlagen des norwegischen BASF-Partners Quantafuel eingebaut worden.

Rambutan-Programm: Organische Rohstoffe, nachhaltig gewonnen

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Forscher der BASF haben herausgefunden, dass Inhaltsstoffe aus den Blättern, der Schale und den Samen der Rambutan-Frucht positive Effekte auf Haut und Haare haben. (Bildquelle: BASF)

Nachwachsende Rohstoffe sind eine weitere Säule des Programms zur Kreislaufwirtschaft. Der Konzern will die Menge an nachwachsenden Rohstoffen aus nachhaltigen Quellen in ihrer Produktion weiter erhöhen. Ein Beispiel dafür ist das Rambutan-Programm, bei dem hochwertige kosmetische Wirkstoffe aus bisher nicht genutzten Pflanzenteilen gewonnen werden.

Forscher untersuchen jedes Jahr Tausende Proben. Dabei sind sie auf die Inhaltstoffe des Rambutan-Baums (Nephelium lappaceum) – ein enger Verwandter des Litschibaums – aufmerksam geworden. Wie die Wissenschaftler herausgefunden haben, wirkt beispielsweise ein wässriger Extrakt aus den Blättern des Baums aktivierend auf verschiedene menschliche Hautgene und sorgt so unter anderem dafür, dass mehr Collagen gebildet wird. Aber auch Inhaltsstoffe aus der Schale und den Samen der Frucht haben positive Effekte. (jhn)

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