Reibungsarme Dichtungen sorgen dafür, dass Motoren und Maschinen energieeffizienter arbeiten und tragen so zum Klimaschutz bei. Als Hersteller solcher Dichtungen erarbeitet Freudenberg Sealing Technologies nun eine Methode, um den CO2-Fußabdruck aus der Produktion von Dichtungen und anderen Bauteilen zu bestimmen.
Wieviel Gramm CO2 stecken in einem Dichtungsring? Und wie kann man die Treibhausgasbilanz aus der Produktion eines Bauteils bereits in der Konstruktionsphase minimieren? Diese Fragen seriös beantworten wollen Dr. Meike Rinnbauer und Volker Schroiff bei Freudenberg Sealing Technologies.
Seit zwei Jahren arbeiten sie mit einem Team an einem Projekt, um den CO2-Fußabdruck der Freudenberg-Produkte genau zu bestimmen.
Material und Herstellprozess entscheidend
Eine grundsätzliche Erkenntnis entstand bereits am Anfang des Projekts.
„Es sind zwei Faktoren, die die Emissionsbilanz eines Bauteils wesentlich beeinflussen“, erläutert Rinnbauer.
Der erste Faktor bezieht sich auf die Auswahl des Materials, aus dem die Dichtung besteht. Der zweite Faktor dreht sich um den Herstellprozess der Dichtung. Hingegen ist der Einfluss des Transports, das zeigten Analysen zu Projektbeginn, um Größenordnungen geringer und daher in der Bewertung zu vernachlässigen.
„Green Index“ entwickelt
Um die Treibhausgas-Bilanz von Werkstoffen zu erstellen, hat Freudenberg Sealing Technologies einen eigenen „Green Index“ entwickelt. Neben den klimarelevanten Emissionen sollen auch andere Umwelteigenschaften chemischer Stoffe berücksichtigt werden. Somit lassen sich Materialien und Prozesse intern vergleichen und bewerten.
„So versuchen wir, giftige Vorprodukte so weit als möglich zu vermeiden, um die Arbeitssicherheit unserer Mitarbeitenden zu gewährleisten und auch andere Umwelteinflüsse zu berücksichtigen“, sagt Rinnbauer.
Da moderne Dichtungen oft aus Materialmischungen bestehen, werden alle Einzelkomponenten berücksichtigt, um keine Fehlanreize für die Auswahl bestimmter Materialien zu setzen.
Lieferanten anhand von Nachhaltigkeitskriterien auswählen
Um das Treibhausgaspotenzial (Global warming potential, GWP) einzelner Materialkomponenten zu bestimmen, nutzt Freudenberg eine Expertendatenbank, die auf der ISO-Norm 14044 für Ökobilanzen aufbaut.
Dabei werden mittlere, standort-unabhängige GWP-Werte für jeden einzelnen Stoff genutzt, also unabhängig von der konkreten Herkunft. Perspektivisch ist aber zu erwarten, dass hersteller- und standortspezifische Kennwerte entlang der gesamten Lieferkette zur Verfügung stehen.
„Das würde uns auch erlauben, Materiallieferanten zukünftig nicht nur anhand von Kosten, Qualität und Verfügbarkeit, sondern auch unter Nachhaltigkeitskriterien auszuwählen“, sagt Rinnbauer.
Unternehmensweite Werkstoffdatenbank
Die Summe der nach Materialanteilen gewichteten GWPs ergibt dann den gesamten GWP eines Dichtungsmaterials. Parallel erfolgt die Überprüfung der Schädlichkeit einzelner Materialkomponenten anhand eigener Arbeitsschutzrichtlinien sowie der europäischen REACH-Chemikalienverordnung.
Je nach Schädlichkeitsklasse vergeben die Experten einen Malusfaktor, der aktuell von 1 (unschädlich) bis 2 (persistent) reicht. Der schlechteste Einzelwert bestimmt den Faktor, der mit dem gesamten GWP multipliziert wird.
Letztendlich ergibt sich ein dimensionsloser Wert, mit dem der Dichtungswerkstoff einer bestimmten Nachhaltigkeitsklasse des Green Index zugeordnet werden kann. Alle einmal bestimmten Index-Werte hinterlegt Freudenberg in einer unternehmensweit genutzten Werkstoffdatenbank. Die Daten stehen somit allen Entwicklungsingenieuren zur Verfügung.
Gemessen statt geschätzt
Die Energie, die für die Herstellung von Dichtungen notwendig ist, führt zu CO2-Emissionen, sofern die Energieversorgung der Produktionswerke nicht bereits vollständig auf Treibhausgas-neutrale Quellen umgestellt wurde.
„Die große Herausforderung besteht darin, die CO2-Emissionen, die durch den Energiebezug oder auch Eigenerzeugung an einem Produktionsstandort anfallen, korrekt auf einzelne Materialchargen oder Produkte umzulegen“, erklärt Schroiff.
Eine Voraussetzung dafür ist durch Messungen abgesichertes Wissen darüber, wieviel Energie in einzelnen Prozessschritten spezifisch, also auf das Gewicht, das Volumen oder die Oberfläche bezogen, tatsächlich verbraucht wird.
Nachheizen frisst viel Energie
Anhand von Kernprozessen des Unternehmens untersuchte ein Team am Stammsitz in Weinheim den spezifischen Energieverbrauch. Zusätzlich achteten die Experten auf weitere umweltrelevante Parameter wie die Menge an technischen Abfällen, auch „Engineered Waste“ genannt, die aus teilweise oder ganz verarbeitetem Material bestehen.
Solche Abfälle entstehen beispielsweise, weil Produkte durch Feinbearbeitung erst im Lauf des Produktionsprozesses ihre endgültige Form erhalten. Die vier untersuchten Kernprozesse umfassen das Mischen des Materials, die Formgebung einschließlich der Vulkanisation, die Beschichtung sowie das Nachheizen.
Auf das Materialgewicht bezogen erwies sich das Mischen in etwa so energieintensiv wie Formgebung und Vulkanisation.
„Besonders überrascht hat uns aber, dass das Nachheizen fast so viel Energie verbraucht wie Formgebung und Vulkanisation“, sagt Schroiff.
600 Tonnen CO2 eingespart
Auch wenn Freudenberg für eine Übertragung der Methodik noch viele Materialien und Prozesse detaillierter untersuchen muss, zeigt sich eine klare Tendenz:
„In der Abfallvermeidung während der Produktion liegt der größte Hebel, um Bauteile klimafreundlicher herzustellen, solange wir zumindest noch fossile Energie nutzen“, erläutert Schroiff.
Bereits heute setzt Freudenberg Sealing Technologies daher konsequent auf abfallvermeidende Produktionstechnik. Allein durch den Einsatz des Kaltkanal-Spritzgusses mit Nadelverschluss spart das Unternehmen jährlich rund 70 Tonnen Abfall und emittiert 600 Tonnen weniger CO2.
