01201 Nachhaltigkeit im Bereich der Schmier- und Verfahrensstoffe

Der Begriff Nachhaltigkeit wird inzwischen regelrecht inflationär gebraucht und bleibt dabei in seiner Bedeutung nach wie vor schwer greifbar. Daher soll zu Beginn eine definitorische Einordnung vorgenommen werden.

Eine erste konzeptionelle Herangehensweise wurde 1987 durch die Brundtland-Kommission vorgenommen, die auch Weltkommission für Umwelt und Entwicklung genannt wird. Ihre Definition von nachhaltiger Entwicklung lautete in der Originalfassung:

Ins Deutsche übersetzt versteht man unter einer nachhaltigen Entwicklung also eine solche, „die den Bedürfnissen der heutigen Generation entspricht, ohne die Möglichkeiten künftiger Generationen zu gefährden, ihre eigenen Bedürfnisse zu befriedigen und ihren Lebensstil zu wählen.” [2]

Bedeutung für den Wirtschaftsstandort Deutschland
In den industriellen Kontext gerückt bedeutet dies, verantwortungsbewusst und effizient mit den entsprechenden, für die Produktion erforderlichen Ressourcen umzugehen. Es muss also darum gehen zu überprüfen, welche Ressourcen und Produktionsmittel im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung einzusparen oder zumindest zu substituieren sind und welche aktuell nicht nachhaltig substituierbaren Ressourcen als systemischer Bestandteil so eingesetzt werden können, dass mit minimalem Einsatz ein maximaler Output gewährleistet werden kann. Insbesondere an einem Wirtschaftsstandort wie Deutschland muss der Anspruch immer sein, Nachhaltigkeitsüberlegungen in einer Art und Weise anzustrengen, die für technologischen Fortschritt befruchtend ist und darüber Wettbewerbsfähigkeit sichert und ausbaut.

Im vorliegenden Beitrag soll es im Speziellen um eine realistische Einordnung des nachhaltigen Einsatzes von Schmier- und Verfahrensstoffen im tribologischen System unter dem Gesichtspunkt der konsequenten technologischen Weiterentwicklung gehen.

Tribologie und deren Bedeutung
Die Lehre der Tribologie (griech.: Reibungslehre) beschäftigt sich mit der wissenschaftlichen Beschreibung von Vorgängen wie Reibung, Schmierung und Verschleiß, die zwischen aufeinander einwirkenden Oberflächen, die sich in einer Relativbewegung zueinander befinden, auftreten. [3] Die Tribologie ist dabei eine interdisziplinäre Querschnittstechnologie mit volkswirtschaftlicher Bedeutung, die sowohl von Werkstoffwissenschaftlern, Maschinenbauern, Chemikern und Physikern betrieben wird. [3] Die Wissenschaft schätzt, dass in Industrieländern Reibung und Verschleiß einen volkswirtschaftlichen Schaden von bis zu sieben Prozent des Bruttosozialprodukts verursachen. [4] In der Tribologie sind somit Nachhaltigkeit und Verschleißschutz genauso untrennbar miteinander verbunden wie CO2-Emissionen und Reibung. ([5], S. 7)

Ressourceneffizienz
Da der öffentliche Diskurs das Thema CO2-Emissionen derzeit vornehmlich im Zusammenhang mit der Klimaerwärmung thematisiert, rückt die Frage der Ressourceneffizienz zwangsläufig in den Hintergrund. Dabei spielt diese eine immens wichtige Rolle. Eine durch geringeren Verschleiß erhöhte Produktlebensdauer leistet einen erheblichen Beitrag, das Wirtschaftswachstum vom Materialverbrauch zu entkoppeln. [5] Eine durch verringerten Verschleiß verlängerte Haltbarkeit und Funktionsfähigkeit einer Maschine führt dazu, dass die Ressourcen der für die Herstellung einer neuen Maschine notwendigen Materialien, Primärenergie und Arbeitsleistungen sowie die damit verbundenen CO2-Emissionen eingespart werden können. [5]

Genauso verhält es sich mit den Werkzeugen in einem metallverarbeitenden Prozess, die über eine ideale Auswahl und Abstimmung des Schmierstoffkonzepts eine signifikante Standzeitoptimierung erfahren und zusammen mit eingesparten Rüst-, Stillstands- und Nebenzeiten, aber auch Reinigungsaufwendungen einen erheblichen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit der metallverarbeitenden Industrie haben.

Auch die Vereinten Nationen haben bereits in Oktober 2015 die enorme Bedeutung der Tribologie erkannt. Mindestens sechs der formulierten globalen Nachhaltigkeitsziele haben direkt oder indirekt damit zu tun (s. Abb. 1). ( [5], S. 8)

Schmierstoffe sind rein technische und hochfunktionale Formulierungen zur Erfüllung komplexer Anforderungen. Dabei weisen die Schmierstoffe, je nach Art der Anwendung, verschiedenste Viskositäten bzw. Konsistenzen und unterschiedlichste Stärken-Schwächen-Profile auf. Unter dem Strich kommt dem verwendeten Schmierstoff dabei immer die Aufgabe der Reibungs- und Verschleißminderung zu, in verarbeitenden Prozessen die Produktivitäts- und Wirtschaftlichkeitssteigerung und in der Konsequenz die Senkung der Stückkosten.

Schmierstoffe werden dabei nicht mehr alleine nur unter technischen Gesichtspunkten weiterentwickelt, sondern müssen zunehmend die gesellschaftspolitischen Diskussionen aufnehmen und in ihren ökotoxikologischen Eigenschaftsprofilen verbessert sowie in Nachhaltigkeitskriterien charakterisiert und optimiert werden. [5]

Technische Anforderungen an Schmierstoffe
Dabei befindet sich der Schmierstoff in der vordergründigen Betrachtung zunächst in einem gewissen Spannungsfeld zwischen technischem Anforderungsprofil und Nachhaltigkeitsgedanken. Ein hochwertiger, moderner Schmierstoff hat eine Vielzahl von unterschiedlichen Parametern zu erfüllen, von denen das Preis-Leistungs-Verhältnis nach wie vor eine übergeordnete Bedeutung besitzt. Bei der Auswahl der optimalen Schmierstoffformulierung spielte bisher beispielsweise auch eine wichtige Rolle, wie die Verfügbarkeit gewährleistet ist, in welchen Viskositätsklassen sie erhältlich ist, wie die Additivvarianz zur individuellen Einstellung der geforderten Eigenschaftsprofile gegeben ist oder wie oxidationsstabil der jeweilige Schmierstoff ist.

Im Zuge stärkerer Nachhaltigkeitsbetrachtungen auch im Bereich der Schmierungstechnik kommen inzwischen auch Faktoren wie dem Aufwand der Förderung und Herstellung, dem Nutzungsgrad, der Wiederverwertbarkeit und dem Aufwand der Entsorgung entscheidende Bedeutungen zu.

Nachwachsende Rohstoffe nicht automatisch die Lösung
Da es selbstverständlich darum gehen muss, unsere fossilen und nicht regenerativen Energieträger zu schonen, kommen in diesem Zusammenhang reflexartig Überlegungen und Forderungen auf, stärker auf native und nachwachsende Rohstoffe zu setzen. Wer jedoch denkt, dies wäre möglich, ohne darüber gravierende andere Problemstellungen aufzumachen, dem sei ein Blick nach Südamerika empfohlen. Seit Einführung des Biodiesels ist der Maispreis derart in die Höhe geschnellt, dass sich viele Menschen ihr Grundnahrungsmittel nicht mehr leisten können. Die Wirtschaftswoche veröffentlichte am 22. August 2012 unter dem Titel „Tank statt Teller” einen interessanten Artikel zu diesem Thema, das mit dem Schaubild aus Abb. 2 illustriert war.