Chemiesector Duitsland: Matthijs Bloemen/ Wout van Wijngaarden
Het is al bijna tien jaar geleden dat in Duitsland het jaar van de chemie werd gevierd. Het doel was om meer bekendheid te creëren, want chemie is in alle levensgebieden geïnfiltreerd. Dit artikel geeft een overzicht van de huidige activiteiten binnen Duitsland op het gebied van chemie. De inhoud is gebaseerd op de ondernomen acties en publicaties van het 'Bundesministerium Bildung und Forschung' (BMBF), het 'Verband der Chemischen Industrie E.v.' (VCI) en verschillende invloedrijke chemische bedrijven/instanties.
In 2003 had het BMBF succes met het verspreiden en onder de aandacht brengen van chemie. Chemie was toen het thema van het eerste, door BMBF uitgeroepen “Wetenschapsjaar”. Het wetenschapsjaar is bedoeld om uitwisselingen tussen de wetenschappers en het publiek mogelijk te maken. Gevolg was onder andere de ontwikkeling van een groene chemietak. BMBF startte onderzoekprogramma’s op dat thema en enkele jaren geleden werd hiervoor speciaal de directie Bioökonomie opgericht . Verder hebben boegbeelden uit de industrie, zoals Bayer, BASF, Evonik, Henkel en Lanxess, zich in deze volatiele markt kunnen stabiliseren. Het is bij uitstek een sector waarin veel onderzoek plaatsvindt en wereldwijd heeft het een opmerkelijk hoog productieniveau. Na China, de VS en Japan komt Duitsland op vierde plaats in de ranglijst van grootste chemieproducenten, verantwoordelijk voor zeven procent van de wereldwijde productie.
Bron: VCI
De chemische industrie in Duitsland speelt, in vergelijking met andere economische sectoren, duidelijk een grote rol. Deze industrietak genereerde in 2011 een omzet van 184 miljard euro en komt daarmee op een derde plaats achter de Fahrzeug- en Maschinenbouw (zie afbeelding vorige pagina). Verder werken er in de chemie ongeveer 427.000 van de 5,6 miljoen (algemene industriële) arbeiders. Het aandeel van de industrie in de bruto toegevoegde waarde van Duitsland was de laatste tien jaar, tot de economische crisis van 2009, stabiel met bijna 23 procent. Na een inzinking door de crisis is het aandeel in 2010 wederom gestegen naar 21 procent. En terwijl de productiviteit in de industrie vanaf 2000 is toegenomen met bijna dertig procent, steeg het in vergelijking met de landelijke economie slechts veertien procent. Chemie parken Duitsland blijft niet alleen groot op het gebied van chemie, maar zorgt ook voor een interessant klimaat om door te groeien. Het land heeft een centrale ligging in Europa en kan hierdoor gemiddeld gezien elke locatie in Europa het snelst bereiken: - Over land : maximaal 30 uur per trein en maximaal 24 uur per vrachtwagen. - Via de lucht : maximaal 3 uur per vliegtuig. Duitsland heeft ongeveer zestig chemieparken met een uitstekende infrastructuur. Het aantal bedrijven binnen deze chemieparken loopt sterk uiteen, van vier tot zestig onafhankelijk georiënteerde bedrijven. Ongeveer 240.000 mede-werkers werken in de Duitse chemieparken en ongeveer 55 procent van hen werkt voor chemieproducenten en hun onderzoeksafdelingen. Iets minder dan veertig procent van het personeel is in dienst bij een niet-industrieel bedrijf. De restende vijf procent behoort tot andere industriële bedrijven in de chemieparken en onafhankelijk onderzoeksfaciliteiten. Sinds 2000 hebben de parken en bijbehorende bedrijven ongeveer 28 miljard euro geïnvesteerd in het verbeteren van bestaande installaties en het bouwen van nieuwe. Enkele uitgelicht: BASF Ludwigshafen is het grootste geïntegreerde chemiecomplex ter wereld: 10 vierkante kilometer, 2.000 gebouwen, 115 kilometer bestrating, 213 kilometer spoorweg en ongeveer 2.000 kilometer bovengrondse pijpleidingen. Een sterk opkomend cluster is CeChemnet. Het is het enige grote chemienetwerk in voormalig Oost-Duitsland met parken in Bitterfeld, Leuna, Schkopau, Boehlen, Zeitz en Schwarzheide, 5.500 hectare, 600 bedrijven en 27.000 werknemers. Sinds 1990 is er 100 miljard geïnvesteerd. Verder mag hier niet onvermeld blijven: ChemCoast (Hannover), ChemCologne, Chempark (Leverkussen), ChemSite (Marl, NRW) en Industrie Park Gersthofen. Met een industrieel innovatief clusterconcept probeert de Duitse overheid om bepaalde locaties voor meer dan alleen chemische bedrijven aantrekkelijk te maken. In de nabijheid van andere industriële partijen en investeerders, academische instellingen en onderzoekscentra kan er samenwerking plaatsvinden en wordt een ecosysteem gecreëerd, waarin bedrijven uit alle sectoren kunnen groeien.
Een overzicht van kunststof innovatieclusters. Bron: Germany Trade & Invest Research
R&D Met investeringen in R&D staat Duitsland binnen Europa op de eerste plaats, terwijl het wereldwijd een vierde plaats inneemt, na de VS, Japan en China. Ook is Duitsland koploper in het percentage van het BBP dat wordt geïnvesteerd in R&D: met 2,5 procent komt het land boven het OECD-gemiddelde van 2,3 (2006) uit. Volgens de European Innovation Scoreboard 2009 groeit Duitsland het snelst met toonaangevende innovatie binnen Europa. Het land behoort ook tot de kleine groep Europese landen met hogere innovatieprestaties dan de 27 collega-lidstaten in de EU. Chemie is een belangrijke pijler onder het R&D-landschap van Duitsland. Dat ziet er als volgt uit: 33 universitaire instituten, 12 universiteiten van toegepaste wetenschap, 3 Max-Planck Society (MPG) instituten, 10 Fraunhofer (FhG) instituten, 3 instituten van de Helmholtz Association of German Research Centres (HGF), 3 Leibniz
Association (WGL) en 7 federale en nationale R&D-projecten. Enkele zullen nader toegelicht worden; De Max Planck instituten richten zich vooral op aardse chemische processen: De afdeling Atmosferische chemie wordt geleid door prof. dr. Jos Lelieveld en richt zich op de studie van ozon en andere atmosferische foto-oxidanten. Er wordt gekeken naar chemische reacties en globale cycli. Prof. Meinrat O. Andreae is het hoofd van de afdeling Bio-geochemie. Hier worden experimentele studies uitgevoerd naar de uitwisseling van sporengassen en aërosolen tussen biosfeer, atmosfeer en hydrosfeer. De afdeling Partikel-chemie wordt geleid door prof. Stephan Borrmann en doet onderzoek naar de fysische en chemische processen die de vorming van wolken bepalen. Fraunhofer is met tien instituten actief in de chemie op de volgende onderwerpen: Defensie, veiligheid, lucht- en ruimtevaart; Automotive en transport; Chemie en farmacie; Energie en milieu; Brandstoffen en andere energiehoudende stoffen; Energiesystemen; Polymer-engineering; Klimaatengineering; en Toegepaste elektrochemie. De Leibniz Gesellschaft heeft drie instituten actief in de chemie: Plantbiochemie: onderzoek naar planten en schimmels als rijke bron van diverse natuurlijke producten en nuttige enzymen. In het troposfeeronderzoeksinstituut wordt door middel van experimenten in het veld, laboratoriumonderzoek en modellering van multi-fases op het chemievlak de troposfeer onderzocht. Ook vindt bij de Leibniz Gesellschaft onderzoek plaats naar chemische katalyses en de exploratie en ontwikkeling van homogene en heterogene katalysatoren.
Groene chemie en materialen + energie Chemie is in Duitsland erg verweven met andere industrieën. De sector kent dan ook niet één duidelijke strategie met een daarbij behorende subsidie. Zo wordt chemie bij BMBF in combinatie met de farmaceutische industrie genoemd en is het een essentieel onderdeel van biotechnologie en een veel voorkomend onderwerp in de recentelijk gepresenteerde hightech-strategie. Verder zijn chemie-onderwerpen terug te vinden in de Spitzenclusters. Deze geselecteerde topclusters worden vanuit BMBF vijf jaar lang gesubsidieerd met 40 miljoen euro voor de uitvoering van hun strategie. De vijftien clusters ontvangen in totaal 600 miljoen euro. Samen met de financiering van de betrokken bedrijven met dezelfde hoeveelheid wordt er 1,2 miljard euro geïnvesteerd in innovatie. Van de nu lopende tender Spitzencluster zijn er drie chemie gerelateerd, te weten: BioEconomy (Sachsen-Anhalt, Sachsen) Contact: Fraunhofer Institut CBP, Leuna, dhr Prof. Dr. Thomas Hirth. CleanTechNRW (Nordrhein-Westfalen) Contact : Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, dhr Dr. Ingo Gaida. M A I Carbon - Carbonfaserverstärkte Kunststoffe: Schlüsseltechnologie für Deutschland (Bayern) Contact: Carbon Composites e.V., Augsburg, Herr Dr. HansWolfgang Schröder. Op basis van deze drie clusters, activiteiten van BMBF, belangrijke bijeenkomsten en de nieuwste ontwikkelingen van toonaangevende bedrijven binnen Duitsland, kiezen
we ervoor om drie onderwerpen verder toe te lichten: groene chemie, materialen en chemie & energiebesparing. Groene chemie: "Green chemistry ist die Forschung und entwicklung zur förderung de herstellung von produkten und processen, um den Gebrauch und die Erzeugung gesundheits- und unwelt-schädlicher Substanze zu verringern oder zu elimineren. Der gesamte Lebenszyklus von chemischen Produkten steht im fokus der einflussminimering und Prozessoptimierung." (bron: CHEManager 06/2012)
In april 2011 heeft de Bondsregering het Programma Bio-ökonomie gelanceerd. Vier bondsministeries verdelen over een periode van zes jaar een bedrag van 2,4 miljard euro. Daarvan gaat 1,1 miljard naar voedingsonderzoek, 800 miljoen naar industrieel gebruik van biogrondstoffen en 511 miljoen naar bio-energie. Opvallend is dat de farmaceutische tak niets krijgt, maar die vindt een plaats in de Gesundheitsforschung. Een netwerk van bedrijven en kennisinstellingen dat hier niet onvermeld mag blijven is Clib2021. Het is een cluster van meer dan zeventig leden, voornamelijk uit het bedrijfsleven en het MKB. Andere leden zijn grote bedrijven, academische instellingen en investeerders, en infrastructuurorganisaties. CLIB2021 initieert en ondersteunt R&D op het gebied van hernieuwbare grondstoffen, monomeren en polymeren, fijn chemicaliën, farmaceutische producten en persoonlijke verzorging en cosmetica. In totaal heeft CLIB2021 voor circa vijftig miljoen euro aan R&Dprojecten opgestart. Dit netwerk werkt nauw samen met het Nederlandse BE-Basic. Voor een overzicht van de andere clusters verwijzen we naar het artikel "Biobased economy clusters in Duitsland" in deze nieuwsbrief.
Materialen: Een SWOT-analyse van BMBF over de materialentak in Duitsland geeft een duidelijk overzicht:
STERKTEN
KANSEN
Goede kennisinfrastructuur bij universiteiten, en kennisinstellingen van Max-Planck-, Fraunhofer- en Helmholtz-gemeinschaft.
Nieuwe materialen toepassen in belangrijke exportgerichte branches.
Sterke toepassingsbranches zoals automotive, chemie, staal, machinebouw en elektro-industrie.
Besparing van grondstoffen door gebruik van nieuwe materialen; toepassing van hernieuwbare grondstoffen in nieuwe materialen.
Goede wisselwerking tussen industrie en wetenschap door samenwerkingsprojecten BMBF. Hoog opleidingsniveau van personeel .
ZWAKTEN
RISICO’S
Time-to-market. Ontwikkelingstijden zijn te lang ten opzichte van steeds kortere productcycli.
Verzwakking van de innovatiekracht door verder verplaatsen van waardeketen naar Z-O Azië.
Verdwijnen van eindproductie naar Z-O Azië
Hoge kosten voor energie en grondstoffen.
Ontbreken van een roadmap en een gezamenlijk gedragen commitment voor de lange termijn strategie
Tekort aan vakkundig geschoold personeel, in het bijzonder ingenieurs.
Opvallend in deze sterkte/zwakte-analyse is dat het verlies van eindproductie wordt genoemd. Ook in andere geselecteerde technologiesectoren van de Duitse High Tech Strategie is de wens duidelijk om de gehele productieketen weer in eigen hand te hebben, dus om ook massa- en eindproductie terug te halen naar Duitsland. Voorbeelden van beleid met dit doel zijn onder meer te vinden in de elektronica en productie van halfgeleiderchips. LCD-kristallen worden bijvoorbeeld in Duitsland geproduceerd, terwijl LCD-displays in het Verre Oosten worden gemaakt. BMBF constateert verder dat de markt voor materiaaltechnologie de laatste tien jaar is gedraaid van technologiegedreven naar toepassingsgevraagd: de materiaalverwerkende industrie is steeds beter in staat te verwoorden aan welke specificaties nieuwe materialen moeten voldoen. De mogelijkheden om varianten te ontwikkelen zijn mede daardoor enorm toegenomen. Deze ontwikkeling van diversificatie van materialen gaat samen met de trend naar productie van kleinere hoeveelheden. BMBF wil daarom in dit veranderende veld de dialoog tussen gebruikers, systeemontwikkelaars en toeleveranciers op gang brengen en deze partijen gezamenlijk aanzetten tot het definiëren van technologie-roadmaps voor de komende tien tot vijftien jaar. Een andere reden voor deze dialoog ligt in het feit dat de oorspronkelijke innovatoren van nieuwe materialen in zulke gevallen maar in zeer beperkte mate profiteren van het succes ervan hogerop in de waardeketen, terwijl ze wel de meeste R&D-kosten maken. De thema´s van BMBF voor het stimuleren van materiaalonderzoek zijn de komende jaren: - Verdere digitalisering en virtualisering van het bedenken en ontwerpen van nieuwe materialen met de computer tot en met het doorrekenen van eigenschappen, zoals stijfheid, en de bewerkingsmogelijkheden voor nieuwe, autonome eigenschappen, zoals zelfherstellende of zelfreinigende materialen; - Multifunctionele materialen, waarbij één nieuw materiaal verschillende eigenschappen bezit (gewicht, structuur, belasting) die voorheen alleen mogelijk waren met een combinatie van materialen. - Doorbraken van nieuwe materialen in de micro-elektronica om aan de toenemende eisen van koeling, stabiliteit en betrouwbaarheid te kunnen voldoen bij verdere miniaturisering; - Toepassingsgericht onderzoek naar bestaande materialen om te voldoen aan hogere eisen voor thermische, mechanische, chemische en elektrische belastbaarheid. Een bijkomende horizontale doelstelling is om de efficiëntie in materiaalgebruik te verhogen. Niet verwonderlijk, omdat de productiekosten in sommige industrietakken in Duitsland voor tot wel veertig procent worden bepaald door materiaalgebruik. Maar
ook het beschermen van het milieu en het verminderen van afval is een belangrijke drijfveer voor deze doelstelling.
Chemie & energie besparing Bijna geen enkele andere sector is zo afhankelijk van de energievoorziening bij een prijsbepaling als de chemische. De VCI beweert dat één cent per kilowatt elektriciteitprijsstijging voor een jaar ongeveer 500 miljoen euro extra kosten voor de chemische industrie betekent. Twee voorbeelden, van twee grote bedrijven, maken duidelijk welke activiteiten het energieverbruik moeten terugdringen. BASF wil de energie-efficiëntie, de hoeveelheid verwerkte producten op basis van primaire energie, in 2020 wereldwijd laten stijgen met 35 procent. Daarnaast is ook het streven om de uitstoot van broeikasgassen per ton te verminderen met 40 procent. Bovendien is het chemische bedrijf van plan om honderden miljoenen euro te investeren in een vijfjarig traject van onderzoek, ontwikkeling en productie van batterijgerelateerde bouwmaterialen. BASF zal dus bijdragen om elektrische auto's betaalbaar, milieuvriendelijk en duurzaam te laten zijn. Bayer MaterialScience (BMS) wil met nieuwe technieken het energieverbruik en de CO2-uitstoot verminderen. Het efficiënt gebruikmaken van elektriciteit, olie en gas is essentieel voor een betaalbare energievoorziening en klimaatbescherming. Ondanks de productieverhoging met meer dan 40 procent is het energieverbruik met slechts een derde gestegen. Verder is er veel potentie voor de toekomst door onder andere energie- en milieueisen vanuit Berlijn en Brussel. [streamer] “Geen enkele andere sector is zo afhankelijk van de energievoorziening voor de prijsbepaling als de chemische.”
