Fraunhofer-Projekt will Energiekosten halbieren: Günstiger Gummi herstellen

Ein Verfahren im Herstellungsprozess von Synthesekautschuk haben Forscher des Fraunhofer-Pilotanlagenzentrums für Polymersynthese und -verarbeitung (PAZ) in Schkopau optimiert. Das Fraunhofer PAZ ist eine gemeinsame Initiative der Fraunhofer-Institute für Angewandte Polymerforschung (IAP) in Potsdam-Golm und für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen in Halle. Leiter des PAZ ist Michael Bartke vom IAP-Golm. Anstelle von elektrischer Energie verwendeten die Forscher bei der Direktverdampfung, die Teil der Trennung des Kautschuks von Lösungsmitteln ist, thermische Energie. Diese ist deutlich preiswerter. Wie das Fraunhofer-IAP mitteilte, ermöglicht der Einsatz von Niederdruckdampf eine Kosteneinsparung von rund 50 Prozent.

Bei der Herstellung von Kautschuk werden Lösungsmittel verwendet. Bereits 2007 gelang es dem Fraunhofer-Verbund zusammen mit der List AG, das Lösungsmittel bei der anschließenden Trennung von den Kautschukpolymeren direkt, ohne den Einsatz von Wasserdampf, zu verdampfen. Es fällt so hauptsächlich wasserfreies Lösungsmittel an, sodass der Aufwand bei dessen Trocknung verringert wird. Um außerdem zu vermeiden, dass die Kautschukpolymere sich unter dem Einfluss von Hitze und mechanischer Belastung bei der Trennung vernetzen, setzen die Wissenschaftler zwei Knetreaktoren eingesetzt. Für die Gerinnung der flüssigen Polymerlösung seien nur noch Temperaturen von 70 bis 90 Grad statt der früher eingesetzten 100 Grad erforderlich.

Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden spare man durch diese Maßnahmen bisher schon einen Großteil der eingesetzten Energie, erklärt Ulrich Wendler vom Fraunhofer-PAZ. Dennoch benötigte man bislang noch viel Strom. Durch die Einführung eines zusätzlichen Prozessschrittes könne der Strom nun weitestgehend durch günstigere thermische Energie ersetzt werden. „Wir konnten einen erheblichen Fortschritt bei der Isolierung von Kautschukpolymeren erreichen“, fasst Wendler die Ergebnisse des Forschungsprojektes in den letzten Jahren zusammen. Die Reduktion der Kosten sei unter dem Gesichtspunkt der Wettbewerbsfähigkeit der Industrie von Bedeutung.

Das Fraunhofer-PAZ ist die größte außerindustrielle Polymersyntheseeinreichtung Europas und zeichnet sich unter anderem durch seine Scale-up-Technologien, die Vergrößerung von Labor- und Pilot- in den industrienahen Maßstab, aus. Wendler schätzt die technischen Möglichkeiten, die das PAZ für die Ermittlung der Prozessdaten in kleineren Maßstäben und die anschließende Betrachtung der Maßstabsübertragungen bietet. Dadurch zeigten sich die wahren prozessualen wie stofflichen Herausforderungen, so Wendler. „Durch die sichere Beherrschung der Skalierung in zwei deutlich voneinander unterscheidbaren Apparategrößen kann man das Prozessrisiko für den großtechnischen Maßstab signifikant minimieren.“ Synthesekautschuk wird überwiegend für Autoreifen aber auch für andere Gummiprodukte eingesetzt. 

Merle Janssen