Kunststoff aus Zucker und Stärke – in Serie

wissenschaft.de:Im April berichtete bild der wissenschaft über drei Schüler, die Biokunststoff aus Grasbestandteilen zur Produktion von Dosen, Kanistern oder Spielzeug nutzen und dafür bei "Jugend forscht" ausgezeichnet wurden. Ihr Unternehmen Tecnaro macht Ähnliches seit fast 20 Jahren. Ist eine solche Auszeichnung berechtigt?

Jürgen Pfitzer: Ohne Details zu kennen, finden wir das klasse. Das stärkt unsere Branche. Wir selbst engagieren uns übrigens ebenfalls im Schulbereich – etwa bei "Girls Days" an Gymnasien, wo mit unseren Produkten gearbeitet wird.

Sie beide begannen am Pfinztaler Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie in der zweiten Hälfte der 1990er-Jahre Biokunststoffe zu erforschen, die auf der Basis des Holzbestandteils Lignin beruhen – einem Abfallprodukt der Zellstoffindustrie. Was brachte Sie darauf?

Helmut Nägele: Ausgangspunkt war die Frage, wie die Kunststofftechnik mehr mit nachwachsenden Rohstoffen arbeiten kann, also wie man wegkommt von erdölbasierten Kunststoffen. Nachdem wir uns die Voraussetzungen angeschaut hatten – hohe Verfügbarkeit, gleichbleibende Qualität, Nebenprodukt aus einer bestehenden Produktion, Preisgefüge – sind wir bei dem Holzinhaltsstoff und Makromolekül Lignin gelandet.

Jürgen Pfitzer: Motiviert durch die Umweltkonferenz von Rio 1992, wo beschlossen wurde, CO₂-Einsparungspotenziale zu finden, haben wir überlegt, wie Kunststoffe produziert werden können, ohne klimaschädliches CO₂ auszustoßen.

Lief es dann weiter wie erhofft?

Nägele: Forscher glauben oft, mit einem Laborergebnis den größten Teil des Wegs zum Produkt geschafft zu haben. Davon sind auch wir zunächst ausgegangen. Welch ein Irrtum! Die Marktbeharrungskräfte sind gewaltig. Im Rückblick waren das maximal 20 Prozent des Wegs. Doch es ist gut, dass man davon zu Beginn einer Entwicklung wenig weiß. Wenn wir das geahnt hätten, wären wir wohl einen anderen Weg gegangen und hätten uns von der chemischen Industrie anstellen lassen.

Pfitzer: Gut war, dass wir schon damals mit unseren innovativen Produkten Aufsehen erregt haben und sie in diversen Medien vorstellen konnten – bis hin zur Bild-Zeitung. Hätten wir eine solche Aufmerksamkeit mit konventionellen Marketing-Maßnahmen erreichen wollen, wären wir längst pleitegegangen.

Sie haben mit Tecnaro mehrfach den Standort gewechselt: im Mai 2000 vom badischen Pfinztal ins thüringische Eisenach und dann 2006 ins württembergische Ilsfeld. Das sieht nach Schlingerkurs aus.

Pfitzer: Wir hatten im Jahr 2000 ein drei Jahre laufendes Projekt eingeworben, um unsere Labor-Forschungsergebnisse in ein serienfähiges Produkt umzusetzen. Das Ganze wurde vom Bundeswirtschaftsministerium finanziert – unter der Voraussetzung, dass wir uns in einem der Neuen Bundesländer niederlassen. Und es wurde verlangt, mit unseren Familien den Lebensmittelpunkt dorthin zu verlagern. Dass wir später nach Baden-Württemberg zurückkehren würden, war nicht geplant. Wir haben uns in Eisenach wohlgefühlt, unsere Kinder sind dort geboren. Doch mit der Kundennähe haperte es. Um neue Geschäfte abzuschließen, müssen wir uns in Süddeutschland, Österreich oder der Schweiz bewegen. Die Kunststofftechnik ist dort schlicht zu Hause.

Sie beziehen gerade ein neues Produktionsgebäude. Offenbar laufen die Geschäfte nun gut. Was ist das Besondere?

Pfitzer: Es ist nach unserem Wissen das erste neu gebaute Produktionswerk der Welt, das sich ausschließlich mit Forschung und Entwicklung, Produktion und Vertrieb von eigenen Biomaterial-Compounds aus nachwachsenden Rohstoffen beschäftigt und nicht nur neben herkömmlichen Kunststoffen auch irgendetwas „in grün" anbietet.

Sie haben drei Produktgruppen: Arboform, Arbofill, Arboblend. Was sind die Unterschiede und welchen Anteil haben diese Gruppen an der Gesamtproduktion?

Nägele: Die Gruppen machen jeweils ein Drittel der Gesamtproduktion aus. „Arbo" kommt vom lateinischen Wort für „Baum". Und „Form" bedeutet gestaltbar, „Arboform" bedeutet formbares Holz. Arboform besteht aus 100 Prozent nachwachsenden Rohstoffen, die biologisch abbaubar sind. Arboblend ist eine Mischung aus verschiedenen Biopolymeren, zu denen auch Zucker und Stärke gehören. Hier bestehen die Basismaterialien manchmal nur aus 70 Prozent nachwachsenden Rohstoffen. Arbofill steht für klassische Kunststoffe wie Polypropylen und Polyethylen, die mit Biofasern verstärkt sind. Insgesamt können wir inzwischen nach 4000 Rezepturen spezifizieren, wobei wir gegenwärtig etwa 300 in Serienanwendung bei Kunden haben.

Wozu dann die vielen Rezepturen?

Nägele: Weil es Tausende unterschiedliche Kunststoff-Spezifikationen gibt. Die müssen wir mit unseren nachwachsenden Rohstoffen hinbekommen. Wenn wir nur eine von vielleicht 50 Anforderungen an einen konventionellen Kunststoff nicht erfüllen, haben wir mit unserem Biokunststoff keine Chance für eine Serienproduktion.

Beispiel Arboform: Wo ist dieser Kunststoff aus nachwachsenden Rohstoffen im Einsatz?

Pfitzer: Etwa bei Fensterprofilen. Doch es geht auch exotischer: Bei Urnenbestattungen in der freien Natur haben wir einen Marktanteil von 100 Prozent – in ganz Europa! Bei Musikinstrumenten sind wir auch gut vertreten. Arboform ist vor dem Erstarren quasi flüssiges Holz, dem wir ein Eigenschaftsprofil verleihen: Es ist so hart wie das härteste Tropenholz, so dicht wie schweres Bongossi-Holz oder so leicht wie Balsaholz. Das heißt: Unsere Kunden können etwa Flöten mit einer Akustik von teurem Olivenholz zu Kunststoffpreisen herstellen. Sie müssen nicht drechseln, haben keinen Ausschuss, und eine Flöte klingt wie die andere. Dann gibt es den Kopfhörer, der 2015 auf der weltgrößten Elektronikmesse in Las Vegas mit dem Messepreis ausgezeichnet wurde. Oder High-Heels, die Stardesigner Sergio Rossi für Gucci mit Arboform-Absätzen auf den Markt gebracht hat. Witzig ist: 2010 bekamen wir den europäischen Erfinderpreis. Ein Jahr darauf durften wir ihn aus Arboform herstellen – zuvor bestand er aus Beton.

Nach einer aktuellen Berechnung des Bundesforschungsministeriums werden derzeit weltweit 311 Millionen Tonnen Kunststoff pro Jahr produziert. Sie kommen nur auf 10.000 Tonnen. Warum sind es nicht mehr?

Pfitzer: Das Potenzial ist gewaltig, weshalb ich ja zu Beginn sagte, dass es klasse ist, wenn sich Schüler mit Kunststoffen aus nachwachsenden Rohstoffen beschäftigen. Doch nichts ist schwieriger, als im Kunststoffbereich Produkte zu etablieren. Im Kunststoffspritzguss muss jedes Werkzeug neu gebaut werden – spezifiziert auf unseren Werkstoff oder einen anderen. Dabei handelt es sich um ein digitales Problem – 0 oder 1. Wenn der Kunde eine Eigenschaft möchte, die unser Biokunststoff nicht hat, lässt er das Produktionswerkzeug auf einen konventionellen Kunststoff ausrichten – und damit ist der Auftrag ein für alle Mal verloren.

Wo liegt der Kilopreis Ihres Rohstoffs, wo der Preis erdölbasierter Kunststoffe?

Pfitzer: Je nach Spezifikation liegen wir zwischen 1,80 und 12 Euro pro Kilogramm – das ist nur wenig höher als der Preis vergleichbarer erdölbasierter Kunststoffe. Dennoch fliegen wir bei der Produktauswahl oft raus. Dabei sind wir trotz des leicht höheren Preises konkurrenzfähig: Mit unserem CO₂-neutralen Rohstoff haben die Produzenten letztlich weniger Entsorgungskosten. Wir haben Kunden, die Verpackungen für Bauausrüstungen produzieren. Die können sie einfach in der Baugrube zurücklassen: Erde drüber – und alles verrottet in wenigen Jahren biologisch neutral. Konventionelle Plastikverpackungen müssen dagegen kostenpflichtig entsorgt werden.

Nägele: Eines unserer Hauptprobleme ist, dass man bei uns großzügig einen Aufschlag auf den Rohstoff macht.

Was heißt das?

Nägele: Wenn der bisherige Kunststoff pro Kilogramm etwa 1,80 Euro kostet und unser Biokunststoff 2,60 Euro, kommt am Schluss ein Produktpreis von 20 Euro beim herkömmlichen Produkt heraus und von 50 Euro bei unserem Rohstoff. Denn viele Betriebswirte in der Produktionskette machen einen "Bio-Aufschlag", um so bereits bei kleinen Mengen eine gute Marge zu erzielen. Das ist ein Problem, das ich unter dem Stichwort Marktbeharrungskräfte einordne. Hierzu gehört auch, dass es in Deutschland keinen Druck vom Gesetzgeber gibt, CO₂-neutrale Kunststoffe zu produzieren. Beim Benzin ist das anders. Dort muss E10-Sprit angeboten werden, mit bis zu 10 Prozent Bioethanol.

Welche Probleme haben Ihre Kunden beim Wechsel von herkömmlichen Kunststoffen auf Arbo-Produkte?

Nägele: Wenn unser Kunde nicht die Marktmacht hat, selbst ein neues Produkt zu lancieren, wird er kaum auf nachwachsende Rohstoffe setzen. Denn die Argumentationskette für ein Produkt muss ja bis zum Endkunden neu definiert werden.

Pfitzer: Alle sprechen von der Energiewende. Doch wir brauchen auch eine Rohstoffwende. Wenn es nicht politisch verankert wäre, hätten wir bis heute keine Stromerzeugung aus Windkraft oder Photovoltaik.

Nägele: Frankreich ist uns in diesem Bereich voraus. Dort hat die Politik beschlossen, dass ab 2020 keine Einwegbestecke aus erdölbasierten Kunststoffen mehr ausgegeben werden dürfen.

Machen Sie Forschung und Entwicklung komplett selbst oder kooperieren Sie mit externen Partnern?

Nägele: Wir haben ein hervorragendes Team aus Werkstoffexperten, Chemikern, Ingenieuren, Anwendungstechnikern und Facharbeitern, die hier am Standort Ilsfeld Spitzenforschung betreiben. Gemeinsam mit Kunden, Zulieferern und Instituten sowie Entwicklungspartnern holen wir uns so eine serienfähige Produktanwendung nach der anderen. Denn nicht das Forschungsergebnis ist entscheidend, sondern das, was wir nach einem Projekt liefern können. Deshalb machen wir auch intensiv Marktforschung.

Wo kommen Ihre Mitarbeiter her – aus der öffentlichen Forschung oder von anderen Unternehmen?

Nägele: Manche haben bereits einige Jahre Berufserfahrung, andere kommen direkt von Instituten.

Wie intensiv arbeiten Sie in diesen Teams selbst mit?

Nägele: Die Verzahnung von Forschung und Entwicklung, Eigenentwicklung und Vertrieb ist uns sehr wichtig. Deshalb treiben wir diesen Austausch ständig voran.

Was haben Sie bisher für Forschung und Entwicklung ausgegeben?

Pfitzer: Einen zweistelligen Millionenbetrag.

Sie haben erwähnt, dass die ersten Patente auslaufen. Ist das ein Problem, falls sich Kunststoffe aus nachwachsenden Rostoffen etablieren?

Pfitzer: Wir haben unser Wissen durch neue Patente gesichert und sind überzeugt, so viel Detailwissen und Know-how zu haben, dass wir für die Zukunft gut gerüstet sind.

Inzwischen regt sich Widerstand gegen die Nutzung nachwachsender Rohstoffe, da deren Anbau mit dem von Nahrungsmitteln konkurriert. Bläst Ihnen neuerdings ein scharfer Wind ins Gesicht?

Pfitzer: Wir ersetzen mit unseren nachwachsenden Rohstoffen Erdöl, das endlich ist. Und das ist im Sinn einer Rohstoffwende in Richtung Nachhaltigkeit hervorragend. Das Argument, dass wir Menschen Nahrungsmittel entziehen, sticht nicht. 75 Prozent der weltweit landwirtschaftlich genutzten Fläche dient der Produktion von Viehfutter. Fleisch wird nicht erzeugt, um den Welthunger zu bekämpfen, sondern verschafft einer kleinen Gruppe von Menschen ein exquisites Nahrungsmittel. Großzügig gerechnet dienen maximal zwei Prozent der landwirtschaftlichen Nutzfläche zur Produktion von nachwachsenden Rohstoffen.

Nägele: Lassen wir die Diskussion um Sinn oder Unsinn der Produktion nachwachsender Rohstoffe für Biokraftstoffe einmal außen vor und blicken auf die Kunststoff-Welt. Wenn man die 311 Millionen Tonnen Kunststoffe, die jedes Jahr weltweit erzeugt werden, durch Biokunststoffe ersetzen wollte, wären bloß vier Prozent der heutigen landwirtschaftlichen Nutzfläche nötig. Das ist weniger, als die heutige Brachfläche umfasst. Ich bin so frei und behaupte: Wer argumentiert, dass eine verstärkte Nutzung nachwachsender Rohstoffe die Welternährung infrage stellt, hat keine Ahnung von der realen Situation. Ich gehe sogar noch weiter: Menschen, auch Unternehmer, sind von Natur aus bequem. Man bewegt sich erst dann, wenn man Druck spürt. Und der ist bei konventionellen Kunststoffen nicht vorhanden: Die Erdölpreise sind günstig. Nur wenige Verantwortliche denken 20 oder 50 Jahre voraus und überlegen, wo wir dann stehen werden: Es ist nur ein Promille-Anteil der kunststoffverarbeitenden Industrie, der so vorausschauend reagiert.

Wo wollen Sie mit Tecnaro in zehn Jahren stehen?

Pfitzer: Wir wollen die Zahlen erreichen, die wir kühn für die ersten Jahre in unseren ersten Businessplan geschrieben haben.

Geht das ein bisschen konkreter?

Pfitzer: Wir wollen wachsen und sehen uns als einen der Technologieführer in der Welt. Wir wollen die Marktführerschaft.

Das Gespräch führte Wolfgang Hess

Dieses Interview ist ursprünglich in bild der wissenschaft 7/2017 erschienen.

© wissenschaft.de – Wolfgang Hess 26.07.2017