Altem Material neues Leben einhauchen

Während die neuesten Materialien die ganze Aufmerksamkeit auf sich ziehen, kann es gut sein, hin und wieder einen Schritt zurückzutreten und das Gesamtbild zu betrachten. Laut dem Bericht Fast Facts 2024 von Plastics Europe waren über 90 % der 414 Millionen Tonnen Kunststoffe, die im Jahr 2023 weltweit hergestellt wurden, konventionelle, auf fossilen Rohstoffen basierende Materialien. Vor diesem Hintergrund ist die „Bedrohung“ durch neue Materialien, die wir im letzten Artikel dieser Reihe betrachtet haben, vielleicht doch nicht so bedrohlich, wenn man bedenkt, dass herkömmliche Kunststoffe die Branche nach wie vor in hohem Maße dominieren.

Die gleichen Trends, die die Entwicklung neuer und alternativer Materialien vorantreiben – d. h. die Erwartungen der Verbraucher in Bezug auf Nachhaltigkeit, neue Rechtsvorschriften usw. – betreffen jedoch auch die traditionelle Kunststoffindustrie, wirken sich auch auf die traditionelle Kunststoffindustrie aus und zwingen sie, eine Art Start-up-Mentalität zu entwickeln. Die etablierten Kunststofflieferanten müssen neue und innovative Wege finden, um die Leistung ihrer Materialien zu verbessern und die Art und Weise, wie wir mit Kunststoffen gestalten, neu zu definieren.

Ich denke, man kann mit Fug und Recht behaupten, dass wir eine Zeit hinter uns lassen, in der Designer daran gewöhnt waren, Materialien zu spezifizieren, ohne sich allzu viele Gedanken über die Berücksichtigung der Nachhaltigkeit machen zu müssen. Während wir in der Vergangenheit vielleicht ein wenig dazu neigten, zu viele Materialien zu spezifizieren, müssen wir jetzt mit weniger mehr erreichen, um die Umweltbelastung zu reduzieren. Das bedeutet unter anderem, dass herkömmliche, vermeintlich bekannte Standardkunststoffe wie Polypropylen plötzlich wieder interessant werden und für Anwendungen in Betracht gezogen werden, die vor einigen Jahren wahrscheinlich noch undenkbar gewesen wären. Es mag schwierig sein, Polypropylen als modernes, innovatives Material zu argumentieren, aber die Rückbesinnung auf dieses und ähnliche Materialien kann zu einigen sehr innovativen Anwendungen führen, wie z. B. die Sofaproduktreihe Revo der polnischen Büromöbelmarke Profim, bei der recycelter expandierter Polypropylenschaum als leichtes, aber dennoch starkes und haltbares Strukturelement für die gesamte Reihe verwendet wird.

Als Vorreiter in Sachen Leistung, Funktionalität und Ästhetik hat die Schweizer Sportbekleidungsmarke On Running den Laufschuh Cloudneo ausschließlich aus Polyamidmaterialien entwickelt. Von der Laufsohle bis zum gewebten Textilobermaterial besteht der gesamte Schuh aus Materialien, die aus der gleichen Grundchemie stammen, was bedeutet, dass sie am Ende des Lebenszyklus zerkleinert und ohne Trennung recycelt werden können. Dies ist der Schlüssel zu On Runnings zirkulärem Cyclon-Abonnementmodell, bei dem die Nutzer eine monatliche Gebühr entrichten und die Schuhe zur Aufarbeitung oder zum Recycling zurückgeben, wenn sie entweder abgenutzt sind oder das Abonnement endet.

Aber das Design ist nur ein Teil des Puzzles. Neben vielen anderen Dingen muss sich die Kunststoffindustrie auch mit ihrem beträchtlichen Energie-Fußabdruck auseinandersetzen. Legt man die Zahlen des Berichts Fast Facts 2024 von Plastics Europe zugrunde und geht davon aus, dass bei der Kunststoffherstellung durchschnittlich 90 Megajoule Energie pro Kilo produziertem Material verbraucht werden, so ergibt sich für die Kunststoffindustrie in der Europäischen Union ein Energie-Fußabdruck von knapp 1100 Terawattstunden – genug, um jeden einzelnen der 173 Millionen Haushalte in der EU ein ganzes Jahr lang mit Strom zu versorgen. Bei dieser Zahl ist der Energiebedarf für das Spritzgießen, die Extrusion und all die anderen Prozesse, die für die Umwandlung von Kunststoffrohstoffen in Produkte erforderlich sind, noch nicht mit eingerechnet. Kein Wunder, dass die Kunststofflieferanten bereit sind, ziemlich weit zu gehen, um sich alternative Energiequellen zu sichern – ab dem 1. Januar 2025 werden alle europäischen Produktionsstandorte von BASF ausschließlich mit erneuerbaren Energien betrieben, während Arkema mehrere Vereinbarungen mit Anbietern erneuerbarer Energien in Frankreich unterzeichnet hat, darunter 300 Gigawattstunden Energie pro Jahr von einem Anbieter, der Biomethan aus lokalen landwirtschaftlichen Abfällen verwendet.

Zusatzstoffe sind ein weiterer wichtiger Faktor für die Umweltauswirkungen der Kunststoffindustrie, und in den letzten Jahren wurden Farbstoffe, Füllstoffe, Stabilisatoren und andere Inhaltsstoffe, die zur Verbesserung der Ästhetik, Leistung und Funktionalität von Kunststoffen verwendet werden, viel genauer unter die Lupe genommen. Die Verwendung von Additiven trägt nicht nur zu den Gesamtumweltauswirkungen von Kunststoffen bei, sondern kann auch andere, weniger unmittelbare Folgen haben, die möglicherweise erst dann sichtbar werden, wenn die Kunststoffprodukte entsorgt werden. So ist beispielsweise Ruß, eines der derzeit am häufigsten verwendeten Pigmente in Kunststoffen, mit der Art von Nahinfrarot-Scannern (NIR), die viele Kunststoffrecycler einsetzen, um große Mengen gemischter Kunststoffabfälle schnell und effizient zu identifizieren und zu trennen, nicht kompatibel. Zu den NIR-kompatiblen Alternativen zu Ruß gehören Pigmente, die aus anderen Quellen stammen, wie z. B. die Nebenprodukte der Forstindustrie, die im BioMotion-Pigment des finnischen Lieferanten UPM verwendet werden, oder sogar die Art von Tinte auf Algenbasis, die in der limitierten Auflage der Alpha Force-Sneakers von Nike verwendet wird, die in Zusammenarbeit mit Billie Eilish entworfen wurden. Andere Ansätze umfassen die Verwendung von recycelten Pigmenten. Die im Vereinigten Königreich ansässige Neoprenanzugsmarke C-Skins verwendet recyceltes Carbon Black Pigment aus Altreifen, was Berichten zufolge zu einer deutlich geringeren Kohlenstoffbilanz führt, da das Gummimaterial in Neoprenanzügen in der Regel aus 12-15 % schwarzem Pigment besteht.

Kunststoffrecycling ist eine komplizierte Angelegenheit, aber da die Auswirkungen von Zusatzstoffen auf das Recycling immer besser verstanden werden, entstehen allmählich Gestaltungsrichtlinien. Recyclass, ein europäisches Zertifizierungssystem, das die Rückverfolgbarkeit, Qualitätskontrolle und Transparenz beim Kunststoffrecycling fördert, und sein US-amerikanisches Pendant, die Association of Plastic Recyclers (APR), verfügen über Datenbanken, die ständig mit Farbstoffen, anderen Additiven und Sekundärprozessen aktualisiert werden, deren Kompatibilität mit dem standardmäßigen mechanischen Recycling von Kunststoffen zertifiziert ist. Ressourcen wie diese sind ein hervorragender Ausgangspunkt für jeden Designer, der sicherstellen möchte, dass Kunststoffprodukte mit den gängigen Abfallströmen und Recyclingverfahren kompatibel sind.

Neben Pigmenten können auch viele andere Kunststoffoberflächen beim Recycling problematisch sein. Farben, Laminate und metallische Beschichtungen verunreinigen in der Regel recycelte Materialien und hinterlassen deutlich sichtbare Rückstände und Partikel in den recycelten Materialien, aber eine neue Generation von Sekundärbeschichtungen und dekorativen Verfahren für Kunststoffe wird mit Blick auf die Kreislaufwirtschaft entwickelt, um mit den etablierten Kunststoffrecyclingverfahren kompatibel zu sein. Mehrere Anbieter bieten Druckfarben und Primer für Kunststoffe an, die während des normalen mechanischen Recyclings ‚entfärbt‘ oder abgewaschen werden können, wie z. B. Genesis Washable Inks von INX International und Evolution Inks von Flint Group. Auch die IMD-Folien (In-Mould-Decoration) von Kurz haben ein Recyclass-Zertifikat für ihre Kompatibilität mit dem herkömmlichen mechanischen Recycling erhalten. Metallische Beschichtungen können problematischer sein und werden in der Regel von den Recyclern gemieden, da diese Beschichtungen als glänzende, reflektierende Flocken in den recycelten Harzen auftauchen, aber die Anbieter entwickeln auch in dieser Kategorie recyclingfreundliche Optionen. Singulus, ein deutscher Hersteller von PVD-Anlagen, hat einen Weg gefunden, Kunststoffe mit einer dünnen PVD-Beschichtung zu versehen, die die APR-Anforderungen für das werkstoffliche Recycling erfüllt, während die deutsche Badarmaturenmarke Hansgrohe ein innovatives Verfahren zur Entfernung von Chrombeschichtungen entwickelt hat, die in großem Umfang in Kunststoffduschköpfen, -knöpfen und anderen Produkten ihres Portfolios verwendet werden.

Ein weiterer Bereich, der neu bewertet wird, sind funktionelle Additive. Mineralpulver wird in Kunststoffmischungen häufig verwendet, um Materialeigenschaften wie Steifigkeit und Temperaturbeständigkeit in einer Vielzahl von Kunststoffen zu verbessern, ohne dass dies negative Auswirkungen auf das Kunststoffrecycling hat. Anstatt neues Material zu verwenden, haben Anbieter wie das Schweizer Unternehmen Omya damit begonnen, postindustrielle recycelte Mineralpulver anzubieten, die beispielsweise aus Bergbauabfällen und Nebenprodukten der Natursteinverarbeitung gewonnen werden. Andere Anbieter erforschen ungewöhnlichere Rohstoffquellen, wie das schwedische Start-up-Unternehmen EasyMining, das eine ganze Palette von Mineralien und anderen Materialien anbietet, die aus Abwasser gewonnen werden. In einer neuen Anlage in Südschweden können jährlich 30 000 Tonnen Klärschlamm verarbeitet werden. EasyMining präsentierte auf der Stockholmer Designwoche 2024 eine breite Palette von Material-Fallstudien, darunter Farben auf Siliziumdioxidbasis, Beton, Terrazzo und Terrakotta, und wies gleichzeitig auf das alarmierende Ausmaß des illegalen Mineralienabbaus in der ganzen Welt hin.

Auch wenn die Kluft zwischen neuen und aufstrebenden alternativen Materialien und den etablierten, sogenannten „alten“ Kunststoffen manchmal extrem groß erscheint, hoffe ich, dass dieser Artikel die Trends und Tendenzen aufzeigen konnte, die eine Verlagerung hin zu stärker kreislauforientierten Geschäftsmodellen und eine Verringerung des gesamten ökologischen Fußabdrucks der Werkstoffindustrie auf beiden Seiten der Kluft bewirken. Konventionelle, auf fossilen Rohstoffen basierende Materialien dominieren nach wie vor den globalen Kunststoffmarkt, was jedoch nicht bedeutet, dass das Feld statisch ist, und es gibt ein großes Potenzial für Innovationen innerhalb dieser bekannten und weit verbreiteten Materialien. Viele Anbieter, die sich aktiv mit den in dieser Artikelserie behandelten Rohstoffen, Compounds, Additiven und Veredelungen befassen, werden auf der K 2025 vertreten sein und so einen einzigartigen und äußerst umfassenden Überblick über den aktuellen Stand der Kunststoffindustrie sowie einen Ausblick auf ihre künftige Entwicklung bieten.