Emissionen von Medizinprodukten systematisch reduzieren

Von sterilen Verpackungen bis zu hochpräzisen funktionalen Bauteilen – Kunststoff ist aus Bereichen wie Labor und Diagnostik, der Pharmaindustrie oder der Medizintechnik nicht mehr wegzudenken. Doch während viele Unternehmen lange Zeit vor allem die Sicherheit und Funktionalität beim Entstehungsprozess ihrer Produkte im Fokus hatten, bezieht moderne Produktentwicklung inzwischen auch in streng regulierten Branchen Ressourcenschonung ein. Unternehmen stehen dabei vor der Herausforderung, ressourcenschonende Materialien und Herstellungsverfahren zu integrieren, ohne die Qualität oder die strengen regulatorischen Anforderungen zu beeinträchtigen. Am Ende stellt sich oft die Frage, ob die Maßnahmen für mehr Umwelt- und Klimaschutz unter dem Strich die gewünschte Wirkung erzielt haben.

Bei dieser Bewertung unterstützt Pöppelmann FAMAC. Die Division, die in der Unternehmensgruppe für technische Bauteile und Baugruppen aus Kunststoff für die Pharmabranche, die Medizintechnik sowie Labor und Diagnostik zuständig ist, erfüllt die regulatorischen Anforderungen nach Good Manufacturing Practice (GMP). Der Kunststoffspezialist setzt auf mehr Ressourcenschonung in der Produktentwicklung und berechnet auf Anforderung den Product Carbon Footprint (PCF) eines Produkts (cradle-to-gate). Der PCF legt das Optimierungspotenzial im Vergleich zu bestehenden Artikeln offen und macht Verbesserungen in Bezug auf den ökologischen Fußabdruck messbar.

Wie Single-Use-Komponenten Biopharma-Prozesse effizienter machen

Einfache Single-Use-Komponenten werden in Biopharma-Prozessen in hoher Stückzahl benötigt, ihre Verfügbarkeit wird schnell zum Engpass. Individuelle Systeme wiederum brauchen Entwicklungszeit – darum sind geeignete Zulieferer und nachhaltige Lösungen gefragt.

Effektivsten Ansatzpunkt finden

Der PCF bezeichnet die Gesamtmenge an Treibhausgas-Emissionen (THG), gemessen in CO₂-Äquivalenten, die über den gesamten Lebenszyklus eines Produkts entstehen. Er umfasst alle Phasen – vom Gewinnen der Rohstoffe über die Produktion, den Transport, die Nutzung bis zum Entsorgen oder dem Recycling.

„Der PCF verschafft Unternehmen Transparenz über die Treibhausgas-Emissionen ihres Produkts. Sie können transparent nachvollziehen, an welchen Stellen die meisten THG-Emissionen entstehen und gezielt Maßnahmen zur Verbesserung vergleichen“, erzählt Mike Landwehr, stellvertretender Vertriebsleiter beim Kunststoffspezialisten. Der optionale Service ist ein Vorher-Nachher-Vergleich: Der PCF eines bestehenden Kundenartikels wird berechnet und den Werten gegenübergestellt, die das Produkt mit den vom Kunststoffspezialisten entwickelten Vorschlägen zur Verbesserung erreichen kann. Mit den Vergleichen auf Basis fundierter Daten können Kunden nachvollziehen, wie sich Änderungen im Produktdesign oder Herstellungsprozess auf die Umweltbilanz auswirken.

Aufgrund der präzisen Berechnungsmethoden können die Reduzierungen nicht nur in CO₂-Äquivalenten beziffert, sondern auch monetär bewertet werden, erklärt Landwehr: „Jedes eingesparte Gramm hat einen wirtschaftlichen Wert. Indem wir Optimierungen messbar machen, unterstützen wir unsere Kunden nicht nur in der Reduktion von THG-Emissionen, sondern auch dabei, diese Optimierungen in Euro-Beträgen messbar zu machen.“

Entlang des Lebenszyklus

Wie der Kunststoffspezialist zu diesen Optimierungen gelangt, verrät ein Blick hinter die Kulissen der Produktentwicklung in Lohne. Diese findet nach dem Eco-Design-Konzept statt. Dabei werden die Umweltauswirkungen eines Produkts entlang seines gesamten Lebenszyklus einbezogen, um Ressourcenschonung und die Reduktion von THG-Emissionen voranzutreiben. Ziel ist es, den ökologischen Fußabdruck eines Produkts so gering wie möglich zu halten. Das Eco-Design-Konzept basiert auf den drei Säulen Reduce, Reuse und Recycle.

„Reduce“ beinhaltet das Reduzieren des Material- und Energieeinsatzes durch optimiertes Design und effizientere Prozesse. Mit „Reuse“ ist das Nutzen wiederverwendbarer Materialien und Verpackungskonzepte gemeint. „Recycle“ schließlich bezeichnet das Entwickeln von Produkten mit verbesserter Recyclingfähigkeit und das Schließen von Wertstoffkreisläufen.

„In Branchen wie der Pharmabranche oder Medizintechnik ist es allerdings aufgrund der strengen Regulierung sehr schwer, das für ein Produkt einmal gewählte Material zu ändern, zum Beispiel im Hinblick auf eine bessere Recyclingfähigkeit. Hier gibt es aber andere Stellschrauben, mit denen man den Ausstoß von THG-Emissionen senken kann. Dazu zählen Aspekte wie Designoptimierungen, die in der Logistik die Emissionen reduzieren, Prozessanpassungen, mit denen sich der Energiebedarf senken lässt, und weitere“, führt Landwehr aus.

Weniger Kunststoff und Verpackung nötig

Ein erfolgreiches Beispiel für das Umsetzen dieses Ansatzes ist ein gemeinsames Projekt des Kunststoffspezialisten und von Drägerwerk, einem Lübecker Hersteller von Medizin- und Sicherheitstechnik. Hier war der Kunststoffspezialist Entwicklungspartner für Kunststoffteile von Atemwegsfiltergehäusen für die Anästhesie und Intensivmedizin. Der Hersteller konnte gleich mehrere Ansatzpunkte zum Optimieren nutzen.

Das Redesign brachte die ursprünglich runden Filter-Bauteile aus Kunststoff in eine quadratische Form. Das dafür eingesetzte Material konnte der Hersteller durch Angussrückführungen, also durch das Wiederverwenden von Kunststoffanteilen, die beim Spritzgießen entstehen, aber nicht Teil des eigentlichen Bauteils sind, wieder nutzen. Durch das überarbeitete Design sind die Bauteile nun außerdem sehr gut stapelbar. Dadurch werden Lagerung und Transport verbessert: Die Produkte werden nun nicht mehr lose geschüttet, sondern gestapelt verpackt. Jeder Karton kann durch die neue Stapelung jetzt mit über 50 % mehr Inhalt bestückt werden. Dies reduziert den Verbrauch an Verpackungsmaterial, Stellflächen und den Aufwand in der gesamten Logistikkette.

Containment-Konzept und Filtersysteme in Mercks neuem LTC

Flexibel und gleichzeitig sicher produzieren: Das neue Launch & Technology Center von Merck in Darmstadt zeigt, wie sich moderne Pharma-Architektur entwickeln kann – gerade was Containment und Filtersysteme angeht.

Messbar verbessert

„In Zahlen ausgedrückt bedeutet dies: Bei den jährlich millionenfach hergestellten Teilen werden durch die Angussrückführung 4.800 kg Kunststoff eingespart und damit die THG-Emissionen um 7,8 t CO₂e reduziert. Die veränderte Verpackung durch gute Stapelbarkeit reduziert die THG-Emissionen noch einmal um 3,3 t CO₂e. Daraus ergibt sich ein CO₂-Impact von -6 % bezogen auf das Material und -32 % bei der Bewertung des Transports von Pöppelmann bis zum Kunden“, erklärt Landwehr. Er führt weiter aus: „Wir sind davon überzeugt, dass THG-Reduktionen eine entscheidende Rolle in der Zukunft der Kunststoffindustrie spielen und sich zur ‚neuen Währung' in der Industrie entwickeln werden. Unternehmen müssen ihre Strategien entsprechend anpassen. Mit unserem Service, Optimierungen nach anerkannten Standards berechenbar zu machen, leisten wir dabei wertvolle Unterstützung.“ Eco-Design, transparente Berechnungen der THG-Emissionen und Vorher-Nachher-Vergleiche zeigen, dass auch in streng regulierten Branchen berechenbare Optimierungen zugunsten eines verbesserten PCF möglich sind.