Bewaldeter Hang

Ökologisches und nachhaltiges Bauen

01.03.2019 Lesezeit: ca. MinutenMinute

Auf nachwachsender Basis

Ökologisches und nachhaltiges Bauen ist einer der großen Trends in der Baubranche. Mit VINNECO® bringt WACKER eine Produktlinie für Bindemittel auf den Markt, die teilweise auf nachwachsenden Rohstoffen basiert. Die neuen VAE-Dispersionen entstehen in zwei Verfahren, bei denen biobasierte Essigsäure oder Kartoffelstärke in die Herstellung einfließt.

Vom privaten Häuslebauer bis zum Architekten von Großprojekten – für immer mehr Bauherren spielt der Einsatz ökologischer Baustoffe eine wichtige Rolle. Die Industrie hat dieses Marktpotenzial erkannt und forscht seit Längerem nach Alternativen zu fossilen Ressourcen. „Auch vor Innenraumfarben hat der Trend zu biobasierten Produkten nicht Halt gemacht“, sagt Dr. Lada Bemert, Senior Technical Service Manager bei WACKER POLYMERS. Das belegen auch die Marktzahlen: Mit biobasierten Farben und Lacken erzielte die Branche in Europa und den USA im Jahr 2017 bereits einen Umsatz von 1,14 Milliarden US-Dollar. Das ergab die Studie „Growth Opportunities for Bio-based Chemicals and Materials in Europe and North America, 2017“ des Beratungsunternehmens Frost & Sullivan. Und es wird erwartet, dass sich dieser Aufwärtstrend fortsetzt: Mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 4,3 Prozent soll der Markt für biobasierte Farben und Lacke bis zum Jahr 2024 auf ein Volumen von 1,52 Milliarden US-Dollar steigen, so die Prognose der Marktforscher.

„Auch unsere Kunden suchen zunehmend nach Alternativen zu fossilen Rohstoffen“, sagt Dr. Lada Bemert. „Wir haben unsere Verfahren entsprechend weiterentwickelt und gehen mit dem Einsatz nachwachsender Rohstoffe neue Wege in der Herstellung von Dispersionen.“ In zwei Verfahren entstehen Bindemittel auf Basis nachwachsender Rohstoffe, die der Münchner Chemiekonzern künftig unter der Produktlinie VINNECO® vertreibt. Bereits fünf Produkte stellt WACKER auf der European Coatings Show 2019 in Nürnberg vor.

Farbrolle

Die Polymerdispersionen von WACKER sorgen in Wandfarben dafür, dass Pigmente, Füllstoffe und Additive zusammenhalten und die Farbe optimal und dauerhaft auf der Wand bleibt.

Beim ersten Produktionsverfahren führte der „Holzweg“ nicht in die Irre, sondern in die richtige Richtung. „Wir setzen für die Herstellung unserer Polymere Essigsäure ein, die aus der holzverarbeitenden Industrie kommt“, sagt Dr. Martin Schierhorn, Chemiker und Marketing Manager bei WACKER POLYMERS. „Die Substanz entsteht als Nebenprodukt in der Holzindustrie, beispielsweise bei der Bereitstellung von Faserstoffen für die Papierherstellung. Es wird also kein Baum gefällt, um Essigsäure daraus zu machen.“ Das Holz stammt aus PEFC®-zertifizierten Wäldern, die sich im Umkreis von 400 Kilometern vom WACKER-Standort Burghausen befinden. Das Kürzel PEFC steht für „Programme for the Endorsement of Forest Certification Schemes“ und stellt ein Zertifizierungssystem für nachhaltige Waldbewirtschaftung dar. Die Standards des PEFC regeln unter anderem die Aufforstung, die Sicherung von Lebensraum und Artenvielfalt sowie den Schutz von Böden, Gewässern und Klima.

Test der Deckfähigkeit - Auftragen von Farbe

Im anwendungstechnischen Labor von WACKER wird die Farbe, die mit dem neuen Hybridbindemittel aus Polymeren und Stärke modifiziert wurde, auf Deckfähigkeit getestet.

Test der Deckfähigkeit - Aufziehen auf Untergrund

Für den Test der Deckfähigkeit wird die Farbe gleichmäßig auf einen schwarzen Untergrund aufgezogen. Anschließend wird das Kontrastverhältnis gemessen.

Biobasierte Essigsäure

Aus der so gewonnenen biobasierten Essigsäure und aus Ethylen stellt WACKER das Vinylacetat-Monomer her, das – wiederum unter Einsatz von Ethylen – zu Vinylacetat-Ethylen (VAE) copolymerisiert wird. Als Polymerdispersionen sorgen die Bindemittel zum Beispiel in Wandfarben dafür, dass Pigmente, Füllstoffe und Additive zusammenhalten und die Farbe optimal und dauerhaft auf der Wand bleibt. Weder den Bindemitteln noch der Wandfarbe lässt sich anmerken, ob das darin enthaltene VAE mit konventioneller oder mit biobasierter Essigsäure hergestellt wurde. Die Verbindung verhält sich chemisch und physikalisch immer gleich, egal ob sie aus fossilen oder nachwachsenden Rohstoffen stammt.

„In Untersuchungen haben wir nachgewiesen, dass Essigsäure aus nachwachsenden Rohstoffen unseren Qualitätsanforderungen in jeder Hinsicht entspricht. Sie weist eine hohe Reinheit und einen niedrigen Wassergehalt auf.“

Dr. Lada Bemert, Senior Technical Service Manager, WACKER POLYMERS

„Deswegen ist die biobasierte Essigsäure eine echte Alternative zu ihrem Pendant aus fossilen Rohstoffen wie Erdgas oder Erdöl. Wir mischen sie zur herkömmlichen Essigsäure hinzu und koppeln sie so direkt an unsere bestehende VAE-Produktionslinie“, erklärt die Chemikerin.

Farbhersteller können somit ihre Formulierungen beibehalten und müssen keinerlei Anpassungen an ihren Rezepturen für Putze oder Wandfarben vornehmen. „Das bedeutet aber auch, dass unsere Kunden nicht selbst unterscheiden können, ob das gelieferte Bindemittel aus fossiler oder biobasierter Essigsäure besteht“, so Dr. Lada Bemert.

Biomassenbilanzverfahren

Um diesen Anteil nachzuweisen und für seine Kunden kenntlich zu machen, verwendet WACKER das Biomassenbilanzverfahren. Damit lässt sich rechnerisch ermitteln, wie viel der VAE-Dispersionen aus erneuerbaren Rohstoffen produziert wurde. Das internationale Prüf- und Zertifizierungsinstitut TÜV SÜD hat das Verfahren, das von WACKER bei der Vinylacetat-Ethylen-Herstellung erstmalig angewendet wird, nach dem internationalen Standard CMS 71 zertifiziert. Dr. Lada Bemert erklärt: „Bestellen unsere Kunden ein Produkt unserer neuen VINNECO®-Linie, ist sichergestellt, dass dem Produktionsverbund die notwendige Menge an biobasierter Essigsäure zugeführt wurde.“ Und dafür erhält der Kunde ein TÜV-Zertifikat, das die Verwendung des nachwachsenden Rohstoffs bescheinigt.

Für Kunden bedeutet dies, dass Produkte der VINNAPAS®-Familie, die als bekannte und traditionsreiche Marke bestehen bleibt, nun auch als nachhaltige Variante unter der neuen Marke VINNECO® erhältlich sind. Erste Produkte, die sich als Bindemittel für Putze und Farben eignen, stellt WACKER auf der European Coatings Show 2019 vor. Vorerst beruht nur ein begrenzter Anteil der weltweit von WACKER hergestellten VAE-Dispersionen auf regenerativen Quellen. Doch das Biomassenbilanzverfahren ermöglicht es, die Mengen in Zukunft anzupassen. Neben den neuen Bindemitteln für Innenraumfarben und Putze bietet WACKER außerdem weitere Produktgruppen in biomassenbilanzierter Ausführung an, wie beispielsweise Vinylacetat-Homopolymer-Dispersionen sowie vinylacetatbasierte Feststoffharze.

Messung des Kontrastverhältnis

Messung des Kontrastverhältnis

Herstellung auf Basis von Stärke

Für das zweite Verfahren zur Herstellung von Bindemitteln verfolgt WACKER einen ganz anderen Ansatz und kooperiert mit dem niederländischen Unternehmen Dynaplak, das biobasierte Rohstoffe herstellt. In diesem Fall geht es um Stärke, die in emulgierter Form bindende Eigenschaften aufweist. Das natürliche Polymer fällt als Rückstand bei der Kartoffelverarbeitung an. Die Dynaplak-Experten nutzen diese Stärke, die ansonsten verloren gehen würde, modifizieren sie mit einer innovativen Technologie und verbessern so ihre Leistung. „Natürliche Stärke ist zwar seit Jahrtausenden ein bekanntes Bindemittel, aber eben nicht das beste für moderne industrielle Anwendungen. Wir nutzen die von Dynaplak veredelte Form und kombinieren sie mit unseren Polymeren auf Basis von Vinylacetat-Ethylen zu einem neuen Hybridbindemittel“, erklärt Dr. Lada Bemert. Dieses enthält zu 30 Prozent das modifizierten Biopolymer. Der VAE-Anteil, der auf herkömmliche Weise aus fossilen Rohstoffen erzeugt wird, kann so um rund ein Drittel reduziert werden, und das hergestellte Produkt hat dadurch einen niedrigeren CO2-Fußabdruck.

Direkter Vergleich von Wandfarbe

Im direkten Vergleich zu herkömmlicher Wandfarbe bestätigt sich die gute Deckfähigkeit der mit VINNECO® CT 7030 modifizierten Farbe.

Das Ergebnis ist ein hochleistungsfähiges Bindemittel, das WACKER künftig unter dem Namen VINNECO® CT 7030 vertreibt. Dr. Martin Schierhorn: „Mit unserem neuen Hybridprodukt sind wir eines der ersten Unternehmen auf dem Markt, das Vinylacetat-Ethylen-Polymere für industrielle Anwendungen mit Stärke kombiniert. Wir haben den Stärkeanteil so weit wie möglich maximiert. Bezüglich Rheologieverhalten, Nassabriebbeständigkeit, Dispergier- und Deckfähigkeit kann VINNECO® CT 7030 mit den herkömmlichen Produkten aus fossilen Rohstoffen mithalten.“ Allerdings handelt es sich um ein neues Produkt mit einem eigenen Eigenschaftsprofil, sodass Farbhersteller unter Umständen ihre Formulierungen anpassen müssen. Der Vorteil ist, dass mit dem Stärkepolymer Biomasse direkt im Endprodukt verwertet wird. Mithilfe der Radiokarbonmethode, die beispielsweise zur Altersbestimmung von Fossilien genutzt wird, ließe sich dieser Bioanteil in VINNECO® CT 7030 nachweisen. Sicher ist auch, dass dieses neue Produkt kein Einzelfall bleiben soll. „Gerade bei Innenraumfarben steigt der Bedarf nach Alternativen auf Basis nachwachsender Rohstoffe“, sagt Schierhorn. „Deswegen arbeiten wir gemeinsam mit Dynaplak daran, eine breite Auswahl hybrider Bindemittel zu entwickeln.“

„Gerade bei Innenraumfarben steigt der Bedarf nach Alternativen auf Basis nachwachsender Rohstoffe.“

Dr. Martin Schierhorn

Die Aussichten für die neue VINNECO®-Produktfamilie sind also gut – und sie bestätigen das Engagement von WACKER in Sachen Nachhaltigkeit. „Wir führen jetzt mit der Marke VINNECO® eine zusätzliche Linie ein und stellen konkrete Produkte auf der kommenden European Coatings Show sowie im weiteren Jahresverlauf 2019 vor“, sagt Dr. Martin Schierhorn. „Damit haben wir einen ersten, wichtigen Schritt zum Einsatz nachwachsender Rohstoffe in der Herstellung unserer Bindemittel gemacht. Und wir forschen kontinuierlich an weiteren Verfahren zur Reduzierung fossiler Rohstoffe.“

Das Biomassenbilanzverfahren

Werden innerhalb eines gleichen Produktionsverbunds sowohl nachwachsende Rohstoffe als auch herkömmliche – meist aus fossilen Quellen stammende – Rohstoffe als Ausgangsmaterialien eingesetzt, kann man mithilfe des Biomassenbilanzverfahrens den Anteil nachwachsender Rohstoffe rechnerisch einzelnen Verkaufsprodukten zuordnen. Alle anderen Verkaufsprodukte werden rechnerisch aus fossilen Rohstoffen hergestellt. Dieser Ansatz ist vergleichbar mit dem in Deutschland bekannten System zur Zertifizierung von Ökostrom.

Das internationale Prüf- und Zertifizierungsinstitut TÜV SÜD hat das Biomassenbilanzverfahren von WACKER zum Nachweis erneuerbarer Rohstoffe in der Produktion zertifiziert. Damit kann WACKER den Einsatz nachwachsender Rohstoffe im gesamten Produktionsprozess bis zum Endprodukt durch ein anerkanntes Verfahren nachverfolgen. Wichtige Voraussetzungen für die Qualifikation sind, dass die von WACKER zugekauften Rohstoffe in einem nachhaltigen Prozess hergestellt wurden und alle dafür notwendigen Ausgangsmaterialien ebenfalls aus zertifiziert nachhaltigen Quellen stammen. In einer jährlichen Prüfung durch den TÜV muss WACKER zudem nachweisen, dass für die Produktion der deklarierten Produkte stets die entsprechende Menge an nachwachsenden Rohstoffen eingesetzt wurde.

Grafik Biomassenbilanzverfahren
Baumstamm im Anschnitt

Die fünf VINNECO®-Produkte im Überblick

VINNECO®-Produkte auf Basis des Biomassenbilanzverfahrens tragen das Kürzel MB im Produktnamen und sind in je zwei Ausführungen erhältlich: Ersatz von 60 Prozent oder 100 Prozent der fossilen Rohstoffe durch biobasierte Essigsäure.

VINNECO® EP 3360 (60MB)
Ersatz von fossilen Rohstoffen: 60 %
Eigenschaften: wässrige Polymerdispersion aus Vinylacetat und Ethylen mit einem Feststoffgehalt von ~60 %
Anwendungsbereiche: Innenwandfarben und Putze auf Dispersionsbasis

VINNECO® EP 3360 (100MB)
Ersatz von fossilen Rohstoffen: 100 %
Eigenschaften: wässrige Polymerdispersion aus Vinylacetat und Ethylen mit einem Feststoffgehalt von ~60 %
Anwendungsbereiche: Innenwandfarben und Putze auf Dispersionsbasis

VINNECO® EF 3777 (60MB)
Ersatz von fossilen Rohstoffen: 60 %
Eigenschaften: wässrige Polymerdispersion aus Vinylacetat und Ethylen mit einem Feststoffgehalt von ~56 %
Anwendungsbereiche: Innenwandfarben und Putze auf Dispersionsbasis

VINNECO® EF 3777 (100MB)
Ersatz von fossilen Rohstoffen: 100 %
Eigenschaften: wässrige Polymerdispersion aus Vinylacetat und Ethylen mit einem Feststoffgehalt von ~56 %
Anwendungsbereiche: Innenwandfarben und Putze auf Dispersionsbasis

VINNECO®-Produkte für Farbanwendungen auf Basis von Stärke tragen das Kürzel CT im Produktnamen.

VINNECO® CT 7030
Eigenschaften: wässrige Polymerdispersion aus Vinylacetat, Ethylen und modifizierter Stärke mit einem Feststoffgehalt von ~47 %
Anwendungsbereich: Innenwandfarben

Kontakt

Mehr Informationen zum Thema erhalten Sie von

Frau Dr. Lada Bemert
Senior Technical Service Manager
WACKER POLYMERS
+49 8677 83-2566
lada.bemert@wacker.com