Der japanische Technologiekonzern Asahi Kasei will im Februar 2022 die Produktion von Acrylnitril (AN) unter Einsatz von Biomasse-Propylen aufnehmen. Das Verfahren soll den Einsatz fossiler Ressourcen senken.
Die südkoreanische Tongsuh Petrochemical Corp (TSPC), eine hundertprozentige Tochtergesellschaft von Asahi Kasei, hatte bereits am 21. Oktober 2021 als erster Acrylnitrilhersteller in Asien die international anerkannte Zertifizierung ISCC PLUS für AN als nachhaltiges Produkt erhalten und stellt das chemische Produkt für Asahi Kasei her.
Acrylnitril wird durch katalytische Oxidation von Propylen und Ammoniak durch Luft hergestellt. Es ist ein Rohmaterial für die Herstellung von Kunstfasern, Kunststoffen und synthetischem Kautschuk und dient als Ausgangsstoff für die Herstellung von Acrylsäure, Acrylestern und Acrylamid. Außerdem stellt es eine Komponente für Klebstoffe, Antioxidantien, Emulgatoren und Lösungsmittel dar.
Die wichtigste Verwendung von Acrylnitril ist die Polymerisation zu Polyacrylnitril und anderen Co-polymeren (Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Styrol-Acrylnitril (SAN) und Acrylester-Styrol-Acrylnitril (ASA)). Ein besonders starkes Nachfragewachstum war in jüngster Zeit zum Beispiel bei der Verwendung von Kohlenstofffasern als Material zur Gewichtsreduzierung von Windturbinenflügeln sowie bei Nitril Kautschuk für medizinische Handschuhe zu verzeichnen, deren Verwendung aufgrund des gestiegenen Hygienebewusstseins zunimmt.
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Propylen ist eines der wichtigsten Zwischenprodukte der organischen Chemie, es entsteht beim thermischen Cracken von Kohlenwasserstoffen und kann ebenso durch Bio-Ethanol aus Biomasse-Fermentationsprozessen gewonnen werden. Biomasse bezeichnet pflanzliche oder tierische Materialien, aus denen sich Bioenergie gewinnen lässt. In der Regel sind dies Abfälle aus der Landwirtschaft, privaten Haushalten, Industrie oder Forstwirtschaft. Auch Lebensmittelpflanzen wie beispielsweise Raps, Mais, Weizen, Zuckerrüben oder Sonnenblumen fungieren als Rohstoff.
Vor dem Hintergrund von Klimawandel und Dekarbonisierung gewinnt die Zertifizierung von Rohstoffen, die den Ersatz von fossilen Energieträgern durch erneuerbare Produkte fördern, immer mehr an Bedeutung. Insbesondere Unternehmen der chemischen Industrie entwickeln integrierte Produktionssysteme, die sich vorteilhaft auf die Treibhausgasbilanz und die Schonung fossiler Ressourcen auswirken. So bietet das ISCC (International Sustainability and Carbon Certification) als internationales Zertifizierungssystem Lösungen für die Implementierung und Zertifizierung von Abfall- und Restrohstoffen.
Mit ISCC PLUS hat die ISCC ihr etabliertes Zertifizierungssystem auf Lebensmittel, Futtermittel sowie technische und chemische Anwendungen erweitert. Weltweit lässt sich darüber beispielsweise die nachhaltige Nutzung von Biomasse und/oder Rezyklaten aus Verpackungsabfällen in der chemischen Industrie sowie nachgelagerten Industriesektoren (z.B. Verpackungsindustrie) zertifizieren. ISCC PLUS betrachtet weiterhin die Nachhaltigkeit auf allen Stufen der Liefer- und Produktionsketten.
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Kunststoffe, die in der Medizin zum Einsatz kommen, müssen besondere Eigenschaften erfüllen. Die Grundanforderungen an Materialien für die Medizintechnik etwa sind Biokompatibilität, Sterilisierbarkeit, Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit. Die Anforderungen unterscheiden sich dabei im Einzelnen zwischen Materialien, die außerhalb des Körpers, und solchen, die – im Körper etwa als Implantate – zum Einsatz kommen. Biomaterialien – also Werkstoffe, die sich mit Körperzellen vertragen – dürfen keine schädigende Wirkung auf Organismus verursachen, sondern müssen vom Körper toleriert oder, im günstigsten Fall, wie körpereigenes Material akzeptiert werden. Wichtig ist außerdem, dass von dem Material keine toxische Wirkung auf den Organismus ausgeht. Festgelegt sind diese Anforderungen in verschiedenen Vorschriften und Richtlinien, beispielsweise der EU-Richtlinie 93/42/EWG, die auch als „Medical Device Directive“ bekannt ist. Seit 2019 definiert und beschreibt die VDI-Richtlinie 2017 speziell für den Bereich der Kunststoffe, was unter Medical Grade Plastics zu verstehen ist und welche Eigenschaften und Anforderungen maßgeblich sind. (Bild: Paul Vinten – Fotolia)
Polyethylen (PE) ist nicht nur insgesamt der weit verbreitetste Kunststoff, sondern spielt auch im medizinischen Einsatz eine große Rolle. Der Werkstoff kommt vor allem in Verpackungen für klinische und pharmazeutischer Produkte zum Einsatz, so etwa in Flaschen oder Folien, aber auch beispielsweise in Spritzen. Vor allem Polyethylene hoher Dichte, sogenanntes PE- HD, zeichnet sich dabei durch eine hohe Formfestigkeit und Chemikalienbeständigkeit aus. Das Material kommt daher etwa auch für Implantate, zum Beispiel als Hüftgelenkpfannen in der Orthopädie, zum Einsatz. Außerdem lässt sich etwa bei Behältern aus PE der Einfluss von migrierenden Additiven vermeiden. (Bild: catsnfrogs – Fotolia)
Das zweite besonders häufig in der Medizin eingesetzte Polymer ist Polyvinylchlorid, besser bekannt als PVC. Für den Werkstoff sprechen vor allem der geringe Preis, auch im Vergleich zu anderen Kunststoffen, sowie die einfache Verarbeitbarkeit. Das Material ist außerdem sehr gewebe- und blutverträglich. Aufgrund dieser Eigenschaften kommt PVC vor allem in Einweg-Produkten wie Blutbeutel und Handschuhe oder Katheter, aber auch für Schläuche und sterilisierbare Verkleidung von medizinischen Geräten zum Einsatz. Als Problem von Weich-PVC gilt zunehmend, dass der Kunststoff meist phthalathaltige Weichmacher wie Diethylhexylphthalat (DEHP), das nicht chemisch gebunden ist und damit in seine Umgebung migrieren kann. Dem Additiv werden fortpflanzungsschädigende Eigenschaften zugeschrieben. Weich-PVC enthält bis zu 40 Gewichtprozent an DEHP. Während der Stoff in Kinderspielzeug oder Kosmetika verboten ist, gilt das Additiv in Medizinprodukten als weitgehend unverzichtbar. Hersteller müssen jedoch jeweils darlegen können, warum sich keine Alternativen zu DEHP einsetzen lassen. (Bild: Stephan Morrosch – Fotolia)
Für Verpackungen aller Art kommt im medizinischen Bereich vor allem Polystyrol (PS) zum Einsatz. Durch seine hohe Transparenz und ist der Thermoplast vor allem in Anwendungen zu finden, in denen sonst Glas zum Einsatz kommen würde, also etwa in Behältern für infektiöses oder toxisches Material oder im Laborbereich in Petrischalen und Ähnlichem. PS findet jedoch beispielsweise auch als Folie in Medikamentenblistern Verwendung. Expandiertes Polystyrol (EPS), weit bekannt unter dem Handelsnamen Styropor, dient als Schaumstoff dagegen dem Schutz von empfindlichen Produkten. Außerdem leistet das Material durch seine wärmedämmende Wirkung seinen Dienst in der Kühlkette beim Transport von Medikamenten und aktuell in der Logistik von Covid-19-Impfstoffen. (Bild: ggw – Fotolia)
Auch Polypropylen (PP) kommt hauptsächlich für die Verpackung zum Einsatz, beispielsweise wiederum in Medikamentenblistern, aber auch für Einwegspritzen oder Infusions-Bestecke. Hitzestabilisierte Polypropylen-Typen sind darüber hinaus gut zu sterilisieren. Außerdem kommt PP auch in Implantaten zum Einsatz. Außerdem spielt PP durch seine glatte Oberfläche als Nahtmaterial eine große Rolle. (Bild: ThKatz – Fotolia)
PE, PVC, PS und PP sind die mit Abstand gängigsten Polymere in der medizinischen Anwendung und stehen zusammen für 80 bis 90 % der dort eingesetzten Kunststoffe. Daneben gibt es noch eine Reihe anderer Kunststoffe in der Medizintechnik. Bereits seit etwa 20 Jahren wird beispielsweise auch Polyetheretherketon (PEEK) für Implantate in der Wirbelsäulen- und Gesichtschirurgie verwendet. Aufgrund eher unvorteilhafter Oberflächeneigenschaften ist der Werkstoff aber nicht weit verbreitet. Nitril-Polymere wiederum finden durch ihre chemische Beständigkeit und die gummiähnlichen Eigenschaften für Schutzhandschuhe Anwendung. (Bild: April Cat – Fotolia)
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