Industrie + Technik

Chemielogistik | Der Logistiker Hoyer setzte im Jahr 2018 etwa 1,2 Mrd. Euro um, 3 Prozent weniger als im Vorjahr. 34 Prozent davon erwirtschaftete die umsatzstärkste Geschäftseinheit Chemilog mit binnenländischen Chemieverkehren in Tankcontainern und -aufliegern. Darüber hinaus leisteten in dieser Geschäftseinheit etwa 700 Mitarbeiter logistische Services für die gesamte logistische Abwicklung von Chemieunternehmen. Das Familienunternehmen beschäftigte im Jahr 2018 insgesamt 6200 Mitarbeiter und damit 280 weniger als zuvor.Kohleausstieg im Industriepark Höchst | Infraserv Höchst will im Industriepark Höchst eine Gasturbine bis Ende des Jahres 2020 modernisieren und bis zum Jahr 2022 eine neue Gasturbinenanlage für einen dreistelligen Millionenbetrag errichten. Damit ist der Kohleausstieg für den Standort verbunden, und es sollen CO2-Emissionen in einer Größenordnung von einer Million Tonnen pro Jahr vermieden werden. Zurzeit deckt der Industriepark einen Großteil des Energiebedarfs mit einem Heizkraftwerk, das Steinkohle als Energieträger nutzt.Dienstleister in neuen Händen | Chemitas, eine Tochtergesellschaft der H.-C.-Starck-Gruppe, gehört nun einer Beteiligungsgesellschaft des Gruppenaufsichtsratsmitglieds Wilhelm Plumpe. An der neuen Gesellschaft sind zudem in Form der beiden Geschäftsführer Mitglieder des bisherigen Chemitas-Managements beteiligt. Der in Goslar ansässige Dienstleister für Chemieunternehmen beschäftigt rund 130 Mitarbeiter etwa in Logistik, Standort-, Energie- und Abfallmanagement. Alle Arbeitsplätze sollen erhalten bleiben.Klimaschutz kostet Arbeitsplätze | Durch verstärkten Klimaschutz werden die Beschäftigtenzahlen in den Energie- und energieintensiven Industrien bis zum Jahr 2050 um 17 Prozent zurückgehen. Über alle Wirtschaftszweige sieht die Studie der Gewerkschaft IG BCE und des Beratungsunternehmens Prognos 15 Prozent Minus, in der chemischen Industrie 7 Prozent. Die IG BCE empfiehlt ein Maßnahmenpaket, um den Verlust zu verringern. So sollten sich im Verkehrssektor nicht alle Anstrengungen auf die Elektromobilität konzentrieren. Alternativen wie Wasserstoff oder synthetische Kraftstoffe müssten gefördert und der Energieeinsatz zur Herstellung solcher Kraftstoffe müsse von allen Abgaben befreit werden. Zudem sei es zu unterstützen, Forschungsprojekte schnell in Massenanwendungen umzusetzen, indem Wissenschaft und Zivilgesellschaft kooperieren. MB

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Logistik, Standort‐, Energie‐ und Abfallmanagement

Chemielogistik | Der Logistiker Hoyer setzte im Jahr 2018 etwa 1,2 Mrd. Euro um, 3 Prozent weniger als im Vorjahr. 34 Prozent davon erwirtschaftete die umsatzstärkste Geschäftseinheit Chemilog mit binnenländischen Chemieverkehren in Tankcontainern und -aufliegern. Darüber hinaus leisteten in dies...

Mit IR-Mikrospektroskopie an historischen Farbstoffgebinde lässt sich Chemie- und Sozialgeschichte nachvollziehen.
Ab etwa 1850 begann der Aufstieg der chemischen Industrie. Speziell die Farbchemie war ein Taktgeber. Fast alle großen deutschen Chemiekonzerne haben ihre Wurzeln in der Produktion von Teerfarbstoffen. Diese waren nach der Entdeckung des ersten vollsynthetischen Textilfarbstoffs, Mauvein, im Jahr 1856 ein lukratives Geschäftsfeld. Unter anderem Bayer, BASF und Agfa wurden in den 1860er Jahren als Farbwerke gegründet.Die Herstellung synthetischer Farbstoffe war weniger von Importen abhängig als die von Naturfarben, und sie war bald auch preiswerter. Für große Bevölkerungsgruppen wurden aufwendiger gefärbte Textilien erschwinglich, die zuvor den höheren Schichten und dem Militär vorbehalten waren.Heute lagern in der historischen Farbstoffsammlung der Hochschule Niederrhein in Krefeld über zehntausend vorwiegend synthetische (Textil-)Farben, die ältesten Gebinde stammen aus den 1860er Jahren (Foto). Damit ist sie eine der ältesten und größten Sammlungen dieser Art.<figure><img src="https://media.graphcms.com/gpZIjPx5QMqjtBEVclCg"><figcaption><label>Abb. 1: </label>Gebinde aus der Farbstoffsammlung der Hochschule Niederrhein in Krefeld. Foto: M. Holly, HSNR</figcaption></figure>
Die Sammlung ist eng verwoben mit der Geschichte der Chemieindustrie. Denn zum einen wurde sie bereits zu Zeiten der Vorgängereinrichtungen aufgebaut, unter ihnen die Crefelder Webeschule, die im Jahr 1855 gegründet wurde, und die Färberei- und Appreturschule, die ab 1883 lehrte. Zum anderen spiegelt sie durch ihre Bandbreite an Farbstoffen, Färbehilfsmitteln und Farbmusterbüchern verschiedener Hersteller die Entwicklung der Chemieindustrie in Deutschland.1)Um den Wandel in Naturwissenschaft und Gesellschaft nachzuvollziehen, haben sich mehrere Hochschulen und Museen zum Forschungsprojekt „Weltbunt – Die Welt wird bunt“ zusammengeschlossen, gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung. Projektpartner sind neben der Hochschule Niederrhein die Technische Hochschule Köln, die TU Dresden mit ihrer historischen Farbstoffsammlung, das Deutsche Textilmuseum Krefeld und das Textiltechnikum des Museums Schloss Rheydt, Mönchengladbach. Sie untersuchen die Wechselwirkungen zwischen den Erfindungen in der Chemie, der Umsetzung in der Industrie und der Änderung in Mode und Alltag.<h2>Aufbau, Methode und Probenvorbereitung</h2>Der instrumentell-analytische Teil des Projekts an der Hochschule Niederrhein befasst sich vor allem mit Farbstoffpulvern. Diese werden mit Infrarot-Mikrospektroskopie untersucht, und zwar mit dem Spektrophotometer IRTracer-100 und dem direkt daran gekoppelten IR-Mikroskop vom Typ AIM-9000 (beide Shimadzu). Durch diese Gerätekombination mit optionaler ATR-Einheit stehen drei Messaufbauten zur Verfügung: FTIR-Spektrometer, ATR-Einheit und IR-Mikroskop. Die Farbstoffpulver können als lose Pulverschüttung oder als KBr-Presslinge analysiert werden.Da etwa 1000 Proben und davon 200 ausführlicher untersucht werden sollen, sind zunächst die Messmethoden auszuwählen. Dies geschieht anhand exemplarischer Proben, für die es Referenzen in einer modernen Spektrenbibliothek gibt, sodass Aussagen über die Qualität der Spektren möglich sind und die Spektren miteinander verglichen werden können. Referenzen sind für heute noch verwendete Farbstoffe verfügbar, zum Beispiel für Färbungen in Biologie und Histologie oder als Lebensmittelfarbstoffe, darunter Methylenblau, Congorot oder Naphtholgelb S.<h2>Signalintensität, Empfindlichkeit, Anwendbarkeit</h2>Eine Beispielsubstanz ist Naphtholgelb S der Farbenfabriken vormals Fr. Bayer &amp; Co. Elberfeld etwa aus 1881 bis 1904 (Abbildung 1). Bei KBr-Presslingen und Messung in Transmission in der ATR-Einheit und im IR-Mikroskop sind die Signalintensitäten zu gering, daher werden diese Optionen nicht weiter verfolgt.<figure><img src="https://media.graphcms.com/vmw1lgYNQsOoTfT77spQ"><figcaption><label>Abb. 2: </label>IR-Spektren von Naphtholgelb S (Farbenfabriken vormals Fr. Bayer &amp; Co., Elberfeld), gemessen mit FTIR, ATR, Mikroskop, als KBr-Pressling sowie als Pulverschüttung.</figcaption></figure>
Messungen von Pulverschüttungen in Reflexion erreichen höhere Empfindlichkeiten. Bei Messungen mit dem ATR-Kristall ist der Reinigungsaufwand höher als mit dem Mikroskop, das daher für die weiteren Analysen bevorzugt wird. Den Vergleich des Spektrums der historischen Probe mit dem Referenzspektrum zeigt Abbildung 2.<figure><img src="https://media.graphcms.com/xR0AQEHQQ1exahvBbzwQ"><figcaption><label>Abb. 3: </label>Mit dem IR-Mikroskop aufgenommene Spektren von Naphtholgelb S (Farbenfabriken vormals Fr. Bayer &amp; Co., Elberfeld) und Datenbank-Referenzspektrum für Naphtholgelb S (KBr-Pressling).</figcaption></figure>
Zusätzlich sollen KBr-Presslinge in Transmission am FTIR-Gerät gemessen werden, da die meisten Spektren in Datenbanken ebenfalls als KBr-Presslinge vorliegen. Ein Pressling erfordert etwa 1 mg Substanz. Bei den meisten Farbstoffen ist dies kein Problem, da die Flaschen häufig mehr als 100 g Farbstoff enthalten. Ausnahmen bilden einzelne Gebinde, die nur noch wenig Pulver enthalten oder die noch originalversiegelt sind – bei diesen Farbstoffe ist gar keine Probennahme möglich.<h2>Probenauswahl – Methyl(en)-grün und Malachitgrün</h2>Für erste Untersuchungen wurde die Gruppe der frühen Grünfarbstoffe ausgewählt: Methylgrün ist einer der ersten synthetischen Farbstoffe und gilt damit als ein Meilenstein dieser Entwicklung. Der Farbstoff ist auch als Methylengrün bekannt und wurde von 1871 bis zirka 1900 produziert. Zusätzlich wurde Malachitgrün betrachtet, das als verbesserter Farbstoff der Nachfolger des Methyl(en)grün war und ab etwa 1877 hergestellt wurde.Die historische Farbstoffsammlung enthält sieben Methylgrün- und zehn Malachitgrünproben, die Vergleiche zwischen den Produkten eines Herstellers und zwischen unterschiedlichen Produzenten sowie zwischen Methyl- und Malachitgrün erlauben. Unter anderem aus konservatorischen Gründen werden Farb- und Formveränderungen analysiert, die auf Alterungserscheinungen hinweisen können.<h2>Die Spektren erzählen Geschichte</h2>Die beiden Methylengrün-Farbstoffe der Farbwerke vormals Meister Lucius &amp; Brüning, Hoechst a. M., liefern trotz unterschiedlicher Bezeichnung weitgehend identische Transmissionsspektren (Abbildung 3). Dagegen unterscheiden sich die mit dem Mikroskop aufgenommenen Spektren von Malachitgrün der Farbwerke Hoechst AG vormals Meister Lucius &amp; Brüning, Frankfurt a. M., und der Actien-Gesellschaft für Anilin-Fabrikation, Berlin, signifikant (Abbildung 4). Hier zeigen sich die strengen Patentauflagen für die Synthesewege der Farbstoffe.<figure><img src="https://media.graphcms.com/naw4iwODQxWNqN2twRGX"><figcaption><label>Abb. 4: </label>IR-Presslingspektren von Methylengrün extra gelb G und Methylengrün extra gelb conc. (beide: Farbwerke vorm. Meister Lucius &amp; Brüning, Hoechst a. M.), atmosphärenkorrigiert, normiert, basislinienkorrigiert.</figcaption></figure>
<figure><img src="https://media.graphcms.com/eGoB5KVzSxObWJPoFzcy"><figcaption><label>Abb. 5: </label>Mit dem IR-Mikroskop aufgenommene Spektren von Malachitgrün (Agfa = Actien-Gesellschaft für Anilin-Fabrikation, Berlin) und Malachitgrün (MLB = Farbwerke Hoechst AG vorm. Meister Lucius und Brüning, Frankfurt M.), atmosphärenkorrigiert, normiert.</figcaption></figure>
Hingegen sind in den Spektren von Methylengrün und Malachitgrün desselben Herstellers Chemische Fabriken vormals Weilerter Meer deutlich mehr Parallelen erkennbar, als für zwei unterschiedliche Produkte zu vermuten war. Dazu suchen jetzt Partner im Forschungsprojekt in historischem Quellenmaterial nach den Hintergründen für die Namensgebung der Farbstoffe.<h2>Probenmaterial erhalten</h2>Aufgrund des historischen Werts der Sammlung stehen nur Milligrammmengen bis zu wenigen Gramm der Farbstoffe für Analysen zur Verfügung, die nach Möglichkeit zerstörungsfrei untersucht werden sollen. IR-Mikrospektroskopie ist dafür empfindlich genug. Wie die ersten Ergebnisse zeigen, liefert die Analyse mit dem Infrarotmikroskop darüber hinaus ortsaufgelöste Spektren, die für die Betrachtung von Alterungserscheinungen im Verlauf des Projekts nützlich sein werden.Yasmine Schulenburg ist seit dem Jahr 2017 wissenschaftliche Mitarbeiterin im BMBF-Projekt „Weltbunt“ und promoviert in instrumenteller Analytik bei Jochen S. Gutmann, Universität Duisburg-Essen, und Jürgen Schram, Hochschule Niederrhein. Sie hat Angewandte Chemie mit Schwerpunkt Instrumentelle Analytik und Labormanagement an der Hochschule Niederrhein studiert. <a href="mailto:yasmine.schulenburg@hsnr.de">yasmine.schulenburg@hsnr.de</a><h2>Quergelesen</h2>IR-Mikrospektroskopie eignet sich dazu, historische Farbstoffproben zu untersuchen. Sie ist empfindlich genug und arbeitet zerstörungsfrei.Zusätzliche Messung an KBr-Presslingen erleichtert den Abgleich der Spektren mit modernen Datenbanken, ist aber nicht zwingend erforderlich.Aus den Spektren lassen sich Hinweise auf Synthesewege und Alterungserscheinungen bei den Farben ableiten sowie auf Patentauflagen und die Produktpolitik der Hersteller.
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1 M. Holly, J. Schram, Lehren, Forschen, Ausstellen – Die Königliche Webe-, Färberei- und Appreturschule Krefeld als Sammlungsort, In: Die Heimat. Krefelder Jahrbuch. Zeitschrift für Niederrheinische Kultur- und Heimatpflege, Verein für Heimatkunde in Krefeld, 2018, 212–219</li></ul>

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