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Bild: Pixabay

Studie zu Chemie 4.0 veröffentlicht So gelingt die Digitalisierung der Chemiebranche

09.10.2017

Die chemisch-pharmazeutische Industrie hat ihre Reise hin zu Chemie 4.0 angetreten und will auf dem Weg dorthin mehr als 1 Milliarde Euro in Digitalisierung investieren. Eine neue Studie zeigt neben Potenzialen auch Bereiche, in denen die Digitalisierung bereits begonnen hat.

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An der Digitalisierung kommt niemand vorbei: Auch in der chemisch-pharmazeutischen Industrie beginnt mit Chemie 4.0 ein neues Zeitalter, wie die Studie „Chemie 4.0 – Wachstum durch Innovation in einer Welt im Umbruch“ zeigt, die der Verband der Chemischen Industrie (VCI) mit Unterstützung von Deloitte erstellt hat.

Um digitale Massendaten künftig besser zu nutzen und neue Geschäftsmodelle zu entwickeln, planen die Unternehmen in den nächsten drei bis fünf Jahren über 1 Milliarde Euro in Digitalisierungsprojekte und neue digitale Geschäftsmodelle zu investieren.

Dabei ist Digitalisierung für die deutsche Chemieindustrie kein neues Thema; viele Unternehmen haben ihre Anlagen bereits automatisiert und setzen für die Steuerung digitale Prozesse ein. Aber die Nutzung von digitalen Massendaten, so die Studie, ermöglicht nicht nur Effizienzgewinne in der Produktion, etwa durch vorausschauende Wartung mittels Sensoren, sondern unterstützt Forschung und Produktentwicklung etwa durch virtuelle Realität und fortgeschrittene Simulationen.

Verknüpfung von digitalen Diensten und Chemie für effektivere Landwirtschaft

Ein Beispiel für die Kombination von Digitalisierung und Chemie ist die Präzisionslandwirtschaft (Digital Farming): Das bedeutet, dass die Chemie Landwirte nicht mehr nur alleine mit Dünge- und Pflanzenschutzmitteln unterstützt – vielmehr sollen Apps helfen, Krankheiten und Schädlinge auf dem Feld zu identifizieren und die optimale Dosierung für die Behandlung der Kulturen zu finden.

Wie so etwas aussehen kann, zeigt eine aktuelle Forschungskooperation zwischen Bayer und Bosch: Die Unternehmen entwickeln digitale Lösungen im Bereich „Smart Spraying“, damit Landwirte ihre Pflanzenschutzmittel effizienter einsetzen können. Schwerpunkte der Bosch-Forschung sind die hocheffektive Sensorik, intelligente Analyseverfahren und selektive Sprühsysteme.

In die Partnerschaft mit Bosch bringt Bayer seine Erfahrung auf den Gebieten Geographische Informationssysteme (GIS) einschließlich der Entwicklung von Algorithmen als Basis für agronomische Entscheidungen, Integrierter Pflanzenschutz, Formulierungstechnik und Applikationstechnik ein. Die neue Technologie kann mithilfe von Kamerasensoren entscheiden, was auf dem Acker wächst, und durch eine spezielle Applikationstechnik Pflanzenschutzmittel zielgerichtet auf Unkräuter sprühen.

Neue Möglichkeiten für Medizintechnik und Recyclingwirtschaft

Zu den Perspektiven in der Medizintechnik gehören neue, im 3D- oder zukünftig sogar im 4D-Druck hergestellte Produkte, deren Materialien von der Chemie entwickelt und angeboten werden. Werkstoffe aus dem 4D-Druck haben als zusätzliche „Dimension“ ein Formgedächtnis, das sich zu einem bestimmten Zeitpunkt aktivieren lässt. So können medizinische Implantate in einer leicht zu verarbeitenden Form hergestellt werden, die dann am gewünschten Ort im Körper ihre gespeicherte Form annehmen.

Auch in der zirkulären Wirtschaft wird es künftig wichtige Veränderungen geben. Von der Chemie oder chemienahen Unternehmen sind verschiedene industrielle Rücknahmesysteme im Markt etabliert worden, zum Beispiel für das Recycling von Fensterprofilen, Agrarfolien und Chemiepaletten. Und die energetische Verwertung von Kunststoffen trägt dazu bei, dass aus Abfällen Energie und Wärme gewonnen wird.

Da das Konzept einer zirkulären Wirtschaft aber über klassisches Rohstoff-Recycling hinausgeht und alle Maßnahmen einschließt, die die Ressourceneffizienz steigern, wird das Konzept Einfluss auf Produktportfolios und Geschäftsmodelle der chemisch-pharmazeutischen Industrie nehmen.
Die Branche besitzt hier eine Reihe strategischer Optionen für die Zukunft: Hochleistungswerkstoffe, um den Ressourcenverbrauch bei den Kunden zu reduzieren, verstärkter Einsatz nachwachsender Rohstoffe und biologisch abbaubarer Produkte, Gewinnung von Basischemikalien in Bioraffinerien, Nutzung von Abfall als Rohstoff (Waste to Chemicals) und von Stromüberschüssen zur Herstellung von Chemikalien (Power to X) sowie die Verwertung von CO2 als Rohstoff.

Während Technik und Verfahren Marktreife erlangen, lässt der Markt wegen höherer Kosten im Vergleich zu den konventionellen Methoden jedoch noch auf sich warten. Geschäftsmodelle in der zirkulären Wirtschaft werden in der Regel aus Netzwerken von Partnern verschiedener Branchen bestehen, stellt Deloitte in der Studie fest. Die Digitalisierung erleichtere die unternehmensübergreifende Kooperation in solchen ökonomischen Netzwerken. Unternehmen, die dort erfolgreich sein wollen, müssten sowohl technische Kompetenzen wie auch Netzwerkkompetenzen auf sich vereinen. Aufgrund ihrer Erfahrung mit komplexen Produktionsabläufen könnten Chemieunternehmen eine zentrale Rolle als „Orchestrator“ in diesen Netzwerken einnehmen.

Chancen für den Mittelstand

Die Analysen von Deloitte wurden durch eine Befragung mittelständischer Chemie- und Pharmaunternehmen ergänzt. Insgesamt haben sich 124 mittelständische Unternehmen aus allen Bereichen der Chemie- und Pharmaindustrie beteiligt. Diese zeigen sich in der Befragung überzeugt, dass die Digitalisierung und die zirkuläre Wirtschaft gerade dem Mittelstand neue Möglichkeiten eröffnen.

Diese Chancen wollen die Mittelständler in erster Linie durch Innovationen nutzen. Zwei Drittel der befragten Unternehmen haben eine Digitalisierungsstrategie entwickelt oder arbeiten gerade daran. Vor allem im Bereich Digitalisierung hat die Befragung aber auch Hemmnisse aufgezeigt. Dringend nötig sei die Förderung eines schnellen Breitbandausbaus im ländlichen Raum. Außerdem müsse die digitale Bildung über alle Altersstufen hinweg verbessert werden.

Der Wandel zu Chemie 4.0 stellt eine Vielzahl von Anforderungen an die Branche: Der Paradigmenwechsel benötigt aber auch Unterstützung durch industriepolitische Maßnahmen, die neue Produkte und Investitionen fördern.

Digitale Infrastruktur und Innovationen haben höchste Priorität

Für die Weiterentwicklung der Digitalisierung sieht die Studie drei politische Prioritäten: Die öffentliche Hand müsse die technische Infrastruktur ausbauen, die digitale Bildung fördern sowie die Datensicherheit verbessern und Datenschutzregelungen prüfen. Als Ziel wird deklariert, dass spätestens bis 2025 die erforderliche schnelle Breitband-Infrastruktur für die Telekommunikation steht. Parallel sei der Aufbau eines leistungsfähigen Sicherheitsnetzwerks in Deutschland und Europa zwischen Behörden, Unternehmen und Forschung zu bewerkstelligen. Der Maßstab für den datenschutzrechtlichen Regulierungsrahmen sollte sich am mündigen Bürger orientieren.

Für Fortschritte in der zirkulären Wirtschaft sollten laut Vorschlag der Studie künftige Vorschriften einem Innovations-Check unterzogen werden, damit sie neue Geschäftsmodelle nicht behindern. Um mehr Investitionen anzuregen, werden staatliche Anlauffinanzierungen für neuartige Projekte und Erleichterung des Zugangs zu Wagniskapital sowie Förderung von Private-Public-Partnerschaften in Form von Pilotprojekten empfohlen. Die Politik sollte zudem ein grundlegendes Verständnis in der Gesellschaft für eine zirkuläre Wirtschaft fördern. Dazu gehöre zum Beispiel, Transparenz über Ziele und Kosten zu schaffen.

Bildergalerie

  • Eines von vielen Zukunftsfeldern für die Chemiebranche: Digital Farming

    Bild: Bayer/Boschv

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