Blickpunkt Prozess


<p>Cycloolefin-Copolymere (COC), haben besondere optische Eigenschaften. Darum dienen sie als technische Folien in Laptopdisplays, als Linsen in Fotokopierern oder in Mobiltelefonen. Aber auch Pharmablisterverpackungen und vorfüllbare Spritzen entstehen daraus.</p>
<p> Im Vergleich zu anderen Polyolefinen wie den Commodities Polyethylen und Polypropylen, die in Anlagen mit Kapazitäten von 250 000 bis 400 000 Jahrestonnen hergestellt werden, handelt es sich bei den COC um Spezialitäten. Die COC-Produktionsanlage des Polymerherstellers Topas Advanced Polymers in Oberhausen hat eine Kapazität von etwa 30 000 Jahrestonnen. Damit das Unternehmen die Anlage planen und in Betrieb nehmen konnte, musste das im Labor entwickelte Herstellungsverfahren in einem Technikum auf den industriellen Produktionsmaßstab übertragen werden.</p>


<h2>Das Produkt</h2>
<p>Die optischen Eigenschaften der Cyclooelefin-Copolymere beruhen unter anderem darauf, dass sie nicht kristallin, sondern amorph sind. Die Monomere Ethylen und Norbornen werden über Kohlenstoff-Doppelbindungen polymerisiert, ihre Moleküle bilden Ketten. Wilfried Hatke, Chemiker bei Topas Advanced Polymers, erklärt: “Längere Sequenzen des Ethylens kristallisieren relativ leicht. Für Anwendungen in der Optik ist das ungünstig, da das Licht an kristallinen Zentren gestreut wird. Das Comonomer Norbornen verhindert die Kristallisation, weil es unregelmäßig in die Kette eingebaut wird. In der Kette folgen zwei, drei, vier oder fünf Ethylen-Monomere aufeinander, zwischen den Monomergruppen sitzt jeweils ein Norbornen.”</p>
<p>Möglich wird diese gezielte Unordnung durch die richtigen Mengenverhältnisse der Monomere — und durch Metallocene als Katalysator. Er bestimmt, wie das Norbornen in der Kette verteilt ist und wie lang die Polymerketten werden. Die Länge der Kette bestimmt die Schmelzviskosität; davon hängt ab, wie das Polymer verarbeitet werden kann.</p>


<h2>Scale-up</h2>
<p>Chemische und physikalische Vorgänge laufen in großen Behältern anders ab als in kleinen Gefäßen — selbst wenn die Proportionen übereinstimmen. In einem kleinen Gefäß wird ein Gemisch schnell und gleichmäßig erwärmt, in einem großen Behältnis liegen andere Temperaturverteilungen und Strömungen vor. Die Folge: Das Gemisch erwärmt sich ungleichmäßig; eine temperaturabhängige Reaktion verläuft daher unregelmäßig.</p>
<p>Verfahrensingenieure passen im Technikum den Herstellungsprozess an (Abbildung): Bei der Reaktion im großen Produktionsbehälter sorgt ein Rührer für die gründliche stoffliche Durchmischung. Wie der Rührerkopf aussehen muss und welchen Antrieb er benötigt, das planen die Ingenieure. Ein Prozessleitsystem sammelt dafür die Daten der eingesetzten Sensoren und steuert die Wärme- oder Kältezufuhr sowie die Rührleistung gemäß Versuchsvorschrift. Zudem haben die Pilotanlagen auf die chemischen Reaktionen und Druckverhältnisse ausgelegte Sicherheitseinrichtungen. Auf diese Weise entsteht im Technikum eine individuelle Versuchsanlage: der Pilot, ausgerichtet auf die Besonderheit des Verfahrens.</p>
<p>Im Vergleich zur späteren Produktion weist der Pilot nur einen Bruchteil der Produktionskapazität auf. In Pilotanlagen für Polymere werden beispielsweise während der Versuche pro Jahr maximal 50 bis 100 Tonnen eines Produkts hergestellt.</p>


<h2>Pilot im Technikum</h2>
<p>Topas Advanced Polymers arbeitet seit dem Jahr 1996 mit einem spezialisierten Dienstleister, dem Technikumsbetreiber Technion bei der Verfahrensentwicklung und dem Betrieb der Pilotanlage zusammen. Die vollkontinuierliche Anlage produziert bis zu fünfzehn Kilogramm COC pro Stunde. Auch die Auslegung für die Anlage in Oberhausen basiert auf den bei der Pilotierung erarbeiteten Daten. Heute entstehen in der Pilotanlage Polymermuster. Außerdem wird das Herstellungsverfahren weiterentwickelt und so die Optimierung der Produktionsanlage in Oberhausen unterstützt.</p>
<p>Die Forschung und Entwicklung von Topas Advanced Polymers und die Pilotanlage bei Technion befinden sich in direkter Nachbarschaft im Industriepark Höchst, wo etwa 90 weitere Chemie- und Pharmaunternehmen forschen und produzieren. Hier versorgt der Industrieparkbetreiber Infraserv Höchst die Unternehmen mit allem, was für Forschung und Produktion benötigt wird. Andreas Brockmeyer, Geschäftsführer von Technion, sagt: “Wir haben eine ausgezeichnete Versorgung mit allen Prozessmedien für den Betrieb von Pilotanlagen einschließlich einer Vorortentsorgung.”</p>
<p>Bei einem Pilotierungsprojekt fallen Infrastrukturkosten in Höhe von bis zu 50 Prozent der gesamten Investitionssumme an. Bei Nutzung eines externen Technikums entfallen für die Kunden die hohen Investitionen in eine eigene Infrastruktur. Viele Unternehmen möchten aber ihre Verfahrens- und Pilotentwicklung nicht an einen Auftragsentwickler übergeben, weil sie ihre Geschäftsgeheimnisse schützen wollen.</p>
<p>Da Technion selbst keine Produkte auf den Markt bringt, sondern ausschließlich die Verfahrens- und Produktentwicklung für Chemieunternehmen begleitet, sind die Betriebsgeheimnisse in sicheren Händen. Das war auch der Grund für Topas Advanced Polymers, mit Technion gemeinsam eine Pilotierung durchzuführen. Zudem entwickelt kein anderer Hersteller Cyclooelefin-Copolymere bei Technion, zu deren Kunden durchaus andere Polymerproduzenten zählen, die beispielsweise Polyethylene, Polypropylene oder auch Emulsionen entwickeln. “Wir arbeiten mit unseren Kunden sehr eng projektbezogen zusammen und bringen dabei unsere Prozesskenntnis und langjährige Erfahrung ein”, sagt Andreas Brockmeyer. “Zudem sind unsere Mitarbeiter spezialisierte Verfahrenstechniker, wir haben Ingenieure und eine Betriebsmannschaft für den kontinuierlichen Anlagenbetrieb.”</p>
<p>Mathias Stühler, Magister der Politikwissenschaft und Diplom-Journalist, arbeitet seit dem Jahr 2005 für die Unternehmenskommunikation von Infraserv Höchst. Wilfried Hatke, promovierter Chemiker, arbeitete bei Hoechst und Ticona. Seit dem Jahr 2006 ist er bei Topas Advanced Polymers für Marketing und Vertrieb von COC in Europa zuständig. Andreas Brockmeyer, promovierter Physiker, arbeitete bei Hoechst. Nach deren Auflösung verantwortete er die Vermarktung und Entwicklung des Industrieparks Höchst. Seit dem Jahr 2011 ist er alleiniger Geschäftsführer der Technion.</p>



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Pilot für Polymere

Cycloolefin-Copolymere (COC), haben besondere optische Eigenschaften. Darum dienen sie als technische Folien in Laptopdisplays, als Linsen in Fotokopierern oder in Mobiltelefonen. Aber auch Pharmablisterverpackungen und vorfüllbare Spritzen entstehen daraus. Im Vergleich zu anderen Polyolefinen...


<p>Während der K 2013, der Fachmesse für die Kunststoff- und Kautschukindustrie, lädt erstmals der Science Campus zum Dialog zwischen Forschung und Wirtschaft ein.<sup>1</sup> Dafür präsentieren sich im Oktober 16 Hochschulen, Institute und Fachagenturen in Halle 7 des Düsseldorfer Messegeländes. Es geht um Kunststoffe mit Zusatzfunktionen und für besondere Oberflächen, um Leichtbau, Stoffkreisläufe und die wissenschaftliche Ausbildung. Die Themen bereiten Mitglieder des Wissenschaftlichen Rates der K 2013 und die Teams aus deren Instituten auf. Dazu gehören die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe, Institute der Fraunhofer-Gesellschaft, der RWTH Aachen, der Technischen Universität Dresden und der Universität Stuttgart. Das Leibniz-Institut für Polymerforschung zeigt Polyelektrolyte als biobasierte Flockungsmittel zur Wasseraufbereitung.</p>


<h2>Das Neueste vom Kunststoff</h2>
<p>Von Mittwoch, den 16. Oktober, bis Mittwoch, den 23. Oktober, erwartet die Messe 200 000 Besucher. Etwa 3100 Aussteller aus 60 Ländern stellen auf der K 2013 ihre neuesten Entwicklungen vor. Auf einer Webseite präsentiert die Messe vorab die Neuerungen: im Science Compass.<sup>2</sup> So setzt Lanxess auf grüne Mobilität mit Kautschukchemikalien für rollwiderstandsarme Reifen, Thermoplasten für den Leichtbau und Kautschuke auf Basis nachwachsender Rohstoffe. BASF präsentiert Kaffeekapseln, die erste Serienspritzgussanwendung des kompostierbaren Kunststoffs Ecovio. Er enthält modifizierten Polyester und aus Mais gewonnene Polymilchsäure. Wacker präsentiert hochdämpfende und hitzestabile Festsilicone sowie transparente Flüssigsilicone. Bei Clariant gibt es neben einem neuen Flüssigmasterbatchsystem weitere Phosphinat-Flammschutzmittel.</p>


<h2>Bewegendes</h2>
<p>Die Sonderschau “Kunststoff bewegt!”<sup>3</sup> verdeutlicht, welche Beiträge Kunststoffe zu einem Leben in Bewegung leisten, wörtlich und im übertragenen Sinn. Den Begriff “bewegen” fasst die Schau in Halle 6 weit. So geht es um Mobilität, aber auch um emotionale Bewegung, etwa durch Kunst und Design, um Bewegung auch bei Bevölkerungswachstum, Energiebedarf und Klimawandel. Zu den ausgestellten Produkten gehören ein Leichtbauauto, ein Airbag für Motorradfahrer und ein selbstheilender Kunststoff für Displays.</p>
<p>Die Präsentationen ergänzen Diskussionsrunden mit Experten aus Wissenschaft und Industrie sowie VIP-Vorträge. Den Anfang der VIPs macht am zweiten Messetag Bertrand Piccard mit dem Solar-Impulse-Projekt: Für das Jahr 2015 plant er die erste Weltumrundung per Flugzeug mit Solarkraftantrieb. Eine der Expertenrunden thematisiert Kunststoffabfälle in den Weltmeeren. Im Mittelpunkt des Jugendtag-Programms am Sonntag stehen Podiumsdiskussionen von Jugendlichen mit Vertretern der Kunststoffindustrie und der Wissenschaft.</p>
<p>Verantwortlich für die Organisation der Sonderschau sind die deutsche Kunststoffindustrie und hier federführend der Verband Plasticseurope Deutschland sowie die Messe Düsseldorf.</p>
<p>Maren Bulmahn ist Redakteurin der Nachrichten aus der Chemie.</p>


<h2>Chemie stagniert</h2>
<p>Die deutsche Chemieindustrie erhöhte in der ersten Jahreshälfte 2013 die Produktion und den Umsatz gegenüber dem Vorjahr nicht. 90,8 Mrd. Euro setzte die Branche um: 35 Mrd. Euro davon im Inland (— 1 % gegenüber Vorjahreszeitraum), 55,8 Mrd. Euro im Ausland (+ 0,5 %). Auch die Preise für chemische Erzeugnisse stagnierten, da die Kosten für Rohstoffe und Energie aufgrund der schwachen Weltkonjunktur und verstärkter Förderung sanken. Die Zahl der Beschäftigten blieb mit 434 300 auf Vorjahresniveau. Für das Gesamtjahr erwartet der Verband der Chemischen Industrie (VCI) weiterhin einen Produktionszuwachs von 1,5 %. Maßgeblich seien dafür ein leicht wachsendes Inlandsgeschäft, steigende Ausfuhren in die europäischen Nachbarländer und anziehende Exporte nach Übersee. Bei den Chemikalienpreisen rechnet der VCI jetzt mit keinem Auftrieb mehr (zuvor + 0,5 %) und drückt daher die Umsatzprognose um einen halben Punkt auf + 1,5 %.</p>


<h2>Echa prüft Status</h2>
<p>Die Europäische Chemikalienagentur (Echa) prüft nach Ablauf der zweiten Registrierungspflicht im Juni, ob sich kleine und mittlere Unternehmen (KMU) korrekt eingestuft haben, denn bei der Registrierung entrichten KMU geringere Gebühren. Im Jahr 2011 waren nach Angaben der Echa etwa 80 % der Unternehmen nicht in der Lage, ihren Status nachzuweisen.</p>


<h2>Fackelgas als Treibstoff</h2>
<p>Das Projekt “Syngas to Fuel” der Technischen Universität Freiberg verarbeitet das bei der Erdölförderung austretende Gas zu Benzin statt es abzufackeln. Das Verfahren ist um ein Drittel billiger als bisher verfügbare.</p>


<h2>Schweizer Biotechbranche</h2>
<p>Dieses Jahr ist die Schweiz Partnerland der Biotechnica, die Anfang Oktober in Hannover stattfindet. Der Umsatz der Schweizer Biotechbranche betrug mit 4,6 Mrd. Schweizer Franken (CHF) im Jahr 2012 etwa so viel wie im Jahr zuvor. Die 250 Unternehmen mit knapp 14 000 Mitarbeitern investierten in beiden Jahren je etwa 1,3 Mrd. CHF in Forschung und Entwicklung.</p>
<p><ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.swissbiotech.org" target="_blank">www.swissbiotech.org</a></ext-link></p>


<h2>Fracking noch nicht sicher</h2>
<p>Seit Monaten diskutieren Experten über das Fracking-Verfahren zur Schiefergasförderung, und die Gesetzespläne der Bundesregierung zur Neuregelung der Gasförderung aus tiefen Gesteinsschichten scheiterten Anfang Juni. Bundesumweltminister Peter Altmaier hält die Methode erst dann für vertretbar, wenn Schäden für Mensch und Umwelt ausgeschlossen sind. Derzeit habe man ein informelles Moratorium, das bis zur Klärung der Sicherheitsfragen fortgesetzt werde.</p>
<p>Beim Fracking werden mit hohem Druck große Mengen eines Gemisches aus Wasser, Sand und Chemikalien in ein betoniertes Bohrloch getrieben, so dass das Gestein aufbricht und das Gas entweichen kann [<i>Nachr. Chem. </i>2012, <i>60</i>, 31]. Es ist kaum erforscht, was mit dem Fracking-Gemisch im Boden passiert, und Kritiker befürchten, dass die Chemikalien zu nicht beherrschbaren Katastrophen für die Umwelt wie etwa verseuchtes Trinkwasser führen. Die Befürworter sehen in Fracking vor allem eine kostengünstige Prozedur zur Erdgasförderung. Schätzungen zufolge könnte Deutschland seinen Erdgasbedarf 13 Jahre lang decken, wenn alle verfügbaren Reservoirs auf diese Weise ausgebeutet würden.</p>
<p>Claudia Schierloh</p>



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<sup>1 </sup>

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<li>
<sup>2 </sup>

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</li>
<li>
<sup>3 </sup>

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