Germany
December 1, 2023
ONE SMART SPRAY provides real time, automated weed identification and management, both pre- (green-on-brown) and post-emergence (green-on-green).
- BASF presents innovative products and technologies for a wide variety of industries
- TripleS method transparently evaluates the sustainability of product portfolio
- Sales generated with products launched on the market in the past five years that stem from R&D activities increased in 2022 to around €12 billion
“Chemistry and sustainability are a perfect match – as BASF has recognized for a long time. As the world’s leading chemical company, we provide innovative solutions that make an important contribution to supporting the sustainable transformation of society and the optimal use of limited resources,” said Dr. Melanie Maas-Brunner, member of the Board of Executive Directors and Chief Technology Officer of BASF, at the company’s Research Press Conference held today. Maas-Brunner and BASF’s technology experts highlighted current innovation projects as concrete examples of this contribution.
BASF continuously develops new and even more sustainable products and technologies. “This is possible thanks to our unique innovation power, the success of which is evident in numerous indicators,” Maas-Brunner said. In recent years, the company has continuously increased its sales generated with products launched on the market in the past five years that stemmed from R&D activities; they rose to around €12 billion in 2022. This innovation power is also reflected in the more than 1,000 patent applications filed last year, making BASF a leader in the industry once again. “I am particularly happy that 40 percent of these patents are inventions with a particular focus on sustainability and a further 20 percent are related to digitalization,” said Maas-Brunner. Around 10,000 employees in research and development worldwide have contributed to these successes. “As Chief Technology Officer, I am very proud of this highly qualified research and development team.” One current research project that Maas-Brunner discussed in detail was the development of materials that significantly enhance the efficiency of water electrolysis. Water electrolysis is used to produce CO2-free hydrogen that is essential for the transformation of the chemical industry.
Making sustainability transparent
To support its customers on the journey to greater sustainability, the company co-developed an internationally recognized method that it uses to continuously evaluate its product portfolio: Sustainable Solution Steering, also known as TripleS. With this evaluation method, BASF analyzes the sustainability contribution of its products and classifies them in five categories: Pioneer, Contributor, Standard, Monitored and Challenged. If products are found to have a considerable deficit in terms of sustainability (Challenged), BASF takes them off the market within five years. In 2023, BASF launched a revised TripleS method that will make its product portfolio even more aligned with climate protection, resource efficiency and the circular economy. The BASF Report 2023, which will be published on February 23, 2024, will specify the proportion of sales generated in each of these five categories. The company will set a new goal for the share of sales to be generated with products in the two highest categories (Pioneer and Contributor). “With TripleS we are transparently measuring the sustainability of our activities and how we are improving,” said Maas-Brunner.
With examples of five innovative products and technologies, BASF experts demonstrated how customers from a variety of industries can better reach their sustainability goals.
Building better roads
Roads worldwide are subject to intensifying stress, including increased heavy-duty traffic and more extreme climate conditions. As a result, roads usually need to be replaced after 10 to 12 years. With B2Last® (Bitumen to Last), BASF has developed an innovative bitumen additive that improves the durability of roads and reduces the carbon footprint during construction.
The additive – a reactive system based on isocyanates – cross-links the individual components of bitumen to create a polymeric network. This improves the elastic properties of the bitumen, giving the road longer durability and improved crack resistance – at high as well as low temperatures. BASF has been able to confirm this in extensive tests carried out with academic partners. Use of the new additive also leads to a 65 percent reduction in bitumen emissions during road construction because the paving can be done at lower temperatures. In addition, the BASF additive contributes to reducing CO2 emissions because roads need to be paved less often and because less energy is required during production and paving. Moreover, the use of B2Last enables a larger proportion of reclaimed asphalt (recycled asphalt) to be added to the asphalt mixture. This reduces the total amount of energy, resources and CO2 emissions that would be associated with the production of new asphalt mixture.
Flying with improved aerodynamics
When an airplane has lower friction resistance in the air, its fuel consumption and therefore its CO2 emissions also decrease. Since the 1980s, researchers have been looking for solutions to reduce aerodynamic drag. Inspiration can also be found in nature: the skin of a shark, for example, which has tiny ridges on its surface that reduce drag when the shark swims through water. Now researchers from BASF and Lufthansa Technik have achieved a breakthrough with the development of NovaFlex SharkSkin. This functional film reduces drag on surfaces, is UV-resistant and can withstand rapid temperature changes and mechanical stress.
The innovative surface film – covered with 50-micrometer-high riblets – is being applied to Lufthansa Cargo’s entire 777F freight fleet as well as all Boeing 777-300ER passenger airplanes flown by SWISS International Air Lines. Applying NovaFlex SharkSkin to the flow-related parts of the aircraft reduces the aerodynamic drag by 1.1 percent. This then saves around 400 metric tons of kerosene and roughly 1,250 metric tons of CO2 per aircraft per year (for a Boeing 777-300ER passenger airplane). In the future, the body of the planes will be covered even more extensively with NovaFlex SharkSkin, which will reduce aerodynamic drag by 3 percent. In addition, BASF is further developing this functional film for other industrial applications: The surface film can make electricity production more efficient when applied to wind turbine rotor blades and reduce fuel consumption when applied to ship hulls.
Bringing cosmetics to life
Numerous different bacteria live on human skin and are important for the health of our largest organ. Until now, however, not much was known about their exact function. A study conducted by BASF researchers has now shown that Lactobacillus crispatus bacteria are very abundant on the skin of younger people around their eyes but are not found inside the wrinkles of older people. In vitro studies demonstrated that these live bacteria stimulate the production of collagen in skin cells.
Based on these findings, BASF developed Probiolift®. It is the first cosmetic active ingredient that contains a living probiotic – Lactobacillus crispatus bacteria – found on human skin. The effectiveness was tested in a randomized double-blind clinical study. It verified that the active ingredient contributed to a significant increase of the volunteers’ skin density and to a reduction of their forehead wrinkles. Probiolift is produced by a special fermentation process that is particularly energy efficient. The process is particularly sustainable because BASF also uses the fermentation supernatant to produce a second active ingredient: Postbiolift®. This contains the metabolites produced by Lactobacillus crispatus. Postbiolift helps to improve skin elasticity and reduce the appearance of wrinkles around the eyes.
Protecting crops more precisely
Weeds on agricultural land can lead to crop losses of 30 percent or more. Farmers usually control weeds by spraying the entire field with herbicides at a standard dose rate. To enable more precise and sustainable weed control, BASF and Bosch developed ONE SMART SPRAY in a joint venture.
ONE SMART SPRAY is an innovative, integrated hardware and software solution. Using BASF’s digital agronomic platform xarvio®, it offers real-time automated weed detection and treatment in row crops. Through the development process the product research team created an additional dedicated software module with unique weed detection threshold logic, including weed-control recommendations. Bosch complements the technology with high-tech cameras, sensors and algorithms for plant and weed detection. This provides farmers with a customized herbicide application strategy for the best timing, product and dosing.
In the past few years, BASF and Bosch have tested ONE SMART SPRAY with farmers in North America, South America and Europe, developing a precision tool. It can economically and ecologically control more than 650 weed types in the cultivation of soybeans, sunflower, cotton, corn and canola. When crop sprayers equipped with ONE SMART SPRAY are used in the field, the technology collects and processes more than one million data points per hectare. In milliseconds it detects whether a weed is present, and spot applies herbicide only where it is needed. Depending on growing conditions and weed pressure, it can result in herbicide volume savings of two-thirds or more.
Driving battery materials into the future
Electric vehicles charged with green electricity do not produce any emissions when they are driven. However, manufacturing these vehicles is resource-intensive, as is the production of the cathode active materials (CAM) that are needed for their batteries. BASF therefore aims to significantly reduce the environmental footprint of its battery materials throughout the entire value chain. The focus is on three areas: the CAM itself, the production process and the recycling of battery materials from end-of-life batteries.
Innovative cathode active materials are a key determinant of the performance, safety and cost of modern lithium-ion batteries in electric vehicles. In its R&D, BASF has numerous methods that have a decisive influence on the properties of battery materials. These include the composition of the materials, various particle sizes and distributions, and adjustments to porosity and surface properties. The company is therefore able to cater to individual customer needs.
BASF researchers also use a sophisticated production process for cathode active materials to reduce the amount of expensive raw materials, such as nickel and cobalt, without negatively affecting the battery’s performance. In addition, BASF continuously works to improve the energy and resource efficiency of the individual process steps and relies on energy from renewable sources.
An important lever for making battery materials more sustainable is the increased use of recycled metals, such as lithium, nickel, cobalt and manganese. Improving the yield of these metals in recycling processes while reducing the use of chemicals is another focus area of BASF’s battery materials research.
The livestream, further information about the presentations, the recording of the Research Press Conference and the press kit can be found at: Research Press Conference (basf.com).
Chemie und Nachhaltigkeit bei BASF: eine starke Verbindung
- BASF präsentiert innovative Produkte und Technologien für die unterschiedlichsten Branchen
- Transparente Nachhaltigkeitsbewertung des Produktportfolios mit TripleS-Methode
- Umsatz mit Produkten, die in den vergangenen fünf Jahren aus F&E-Aktivitäten auf den Markt gekommen sind, 2022 auf rund 12 Milliarden Euro gesteigert
„Chemie und Nachhaltigkeit – diese starke Verbindung sind wir bei BASF bereits vor langer Zeit eingegangen. Wir leisten als weltweit führendes Chemieunternehmen mit unseren innovativen Lösungen einen wichtigen Beitrag, um den nachhaltigen Umbau der Gesellschaft zu unterstützen und begrenzte Ressourcen optimal nutzen zu können“, sagte Dr. Melanie Maas-Brunner, Vorstandsmitglied und Chief Technology Officer bei BASF, auf der heutigen Forschungspressekonferenz des Unternehmens. Wie dieser Beitrag konkret aussieht, hat Maas-Brunner gemeinsam mit Technologieexperten von BASF anhand aktueller Innovationsprojekte vorgestellt.
BASF entwickelt kontinuierlich neue und nachhaltigere Produkte und Technologien. „Möglich ist dies durch unsere einzigartige Innovationskraft, deren Erfolg sich durch zahlreiche Zahlen belegen lässt“, erläuterte Maas-Brunner. Mit Produkten, die in den vergangenen fünf Jahren aus der Forschung und Entwicklung (F&E) auf den Markt kamen, hat das Unternehmen den Umsatz in den vergangenen Jahren stetig steigern können und 2022 rund 12 Milliarden Euro erwirtschaftet. Die Innovationskraft zeige sich außerdem in den über 1.000 Patentanmeldungen im vergangenen Jahr, womit BASF wieder zur Spitzengruppe der Branche gehört. „Besonders freut mich, dass 40 Prozent dieser Patente auf Erfindungen mit besonderem Fokus auf Nachhaltigkeit entfielen und weitere 20 Prozent auf Themen rund um die Digitalisierung“, sagte Maas-Brunner. Zu diesen Erfolgen tragen weltweit rund 10.000 Mitarbeitende in der Forschung und Entwicklung bei. „Auf dieses hochqualifizierte Forschungs- und Entwicklungsteam bin ich als Chief Technology Officer sehr stolz.“ Ein aktuelles Forschungsprojekt, auf das Maas-Brunner näher einging, ist die Entwicklung von Materialien, die die Effizienz der Wasserelektrolyse deutlich verbessern. Die Wasserelektrolyse stellt den für die Transformation der Chemiebranche unverzichtbaren CO2-freien Wasserstoff her.
Nachhaltigkeit ist nachvollziehbar
Um seine Kunden auf dem Weg zu mehr Nachhaltigkeit zu unterstützen, hat das Unternehmen eine international anerkannte Methode mitentwickelt, mit der es sein Produktportfolio kontinuierlich überprüft: Sustainable Solution Steering, kurz TripleS. Mit dieser Bewertungsmethode analysiert BASF den Nachhaltigkeitsbeitrag der Produkte und klassifiziert diese in fünf Kategorien: Pioneer, Contributor, Standard, Monitored und Challenged. Haben Produkte ein deutliches Defizit bei ihrer Nachhaltigkeit (Challenged), nimmt BASF sie spätestens nach fünf Jahren vom Markt. Im Jahr 2023 hat BASF eine überarbeitete TripleS-Methode zur nachhaltigen Steuerung ihres Produktportfolios eingeführt, um es in Zukunft noch stärker auf Klimaschutz, Ressourceneffizienz und Kreislaufwirtschaft auszurichten. Im BASF-Bericht 2023, der am 23. Februar 2024 veröffentlicht werden wird, werden die Umsatzanteile in den fünf Kategorien spezifiziert. Zum Anteil der Produkte am Umsatz, die in den beiden höchsten Kategorien (Pioneer und Contributor) eingestuft sind, wird ein neues Ziel gesetzt. „Mit TripleS messen wir transparent, wie nachhaltig wir agieren und wie wir uns verbessern“, betonte Maas-Brunner.
Wie Kunden aus unterschiedlichsten Branchen ihre Nachhaltigkeitsziele besser erreichen können, verdeutlichten Experten von BASF anhand von fünf innovativen Produkten und Technologien.
Bessere Straßen bauen
Straßen weltweit sind immer stärkeren Belastungen ausgesetzt: Der Schwerlastverkehr nimmt zu, gleichzeitig werden die klimatischen Bedingungen extremer, so dass Verkehrswege meist nach zehn bis zwölf Jahren ersetzt werden müssen. Mit B2Last® (Bitumen to Last) hat BASF ein innovatives Bitumenadditiv entwickelt, das die Haltbarkeit von Straßen verbessert und gleichzeitig den CO2-Fußabdruck beim Bau verringert.
Das Additiv – ein Reaktivsystem auf Basis von Isocyanaten – vernetzt die einzelnen Bestandteile des Bitumens zu einem Polymernetzwerk. Dieses verbessert die elastischen Eigenschaften des Bitumens, was zu einer längeren Haltbarkeit und Rissbeständigkeit der Straße führt – bei hohen und auch niedrigen Temperaturen. Dies konnte BASF zusammen mit akademischen Partnern in umfangreichen Prüfungen belegen. Die Verwendung des neuen Additivs sorgt außerdem dafür, dass beim Straßenbau 65 Prozent weniger Bitumenemissionen entstehen, denn das Mischgut kann bei niedrigeren Temperaturen verarbeitet werden. Der Zusatzstoff von BASF trägt zudem dazu bei, CO2-Emissionen zu verringern: Zum einen, weil seltener asphaltiert werden muss und zum anderen, weil weniger Energie bei Produktion und Einbau benötigt wird. Zusätzlich kann bei der Verwendung von B2Last ein hoher Anteil an Asphaltgranulat, also recycelter Asphalt, ins Mischgut gegeben werden. Dadurch wird ein Teil der Energie und der Ressourcen eingespart. Zudem werden CO2-Emissionen vermieden, die bei der Herstellung von neuem Asphaltmischgut anfallen würden.
Fliegen mit verbesserter Aerodynamik
Je geringer der Reibungswiderstand eines Flugzeugs in der Luft ist, desto geringer ist auch dessen Kraftstoffverbrauch und damit sein CO2-Ausstoß. Bereits seit den 1980er-Jahren sucht die Forschung nach Lösungen, die den Luftwiderstand verringern. Vorbild ist dabei auch die Natur, wie etwa die Haut des Hais, die mit winzigen Rippen auf ihrer Oberfläche die Reibung beim Schwimmen reduziert. Doch jetzt ist Forscherinnen und Forschern von BASF gemeinsam mit Lufthansa Technik mit der Entwicklung von NovaFlex SharkSkin der Durchbruch gelungen. Dieser funktionale Film reduziert die Reibung von Oberflächen, ist UV-beständig und widersteht auch schnell wechselnden Temperaturen und mechanischen Belastungen.
Der innovative Oberflächenfilm – ausgestattet mit 50 Mikrometer großen Rippen – wird auf der gesamten 777F-Frachterflotte von Lufthansa Cargo sowie allen Boeing 777-300ER-Passagierflugzeugen von SWISS International Air Lines eingeführt. Das Bekleben der strömungsrelevanten Bereiche des Flugzeugs mit NovaFlex SharkSkin reduziert den Luftwiderstand um 1,1 Prozent, was wiederum rund 400 Tonnen Kerosin und etwa 1.250 Tonnen CO2 pro Flugzeug (Boeing 777-300ER-Passagierflugzeug) pro Jahr einspart. In Zukunft soll der Flugzeugkörper noch großflächiger mit NovaFlex SharkSkin überzogen werden. Dadurch würde sich der Luftwiderstand um 3 Prozent verringern. Zudem arbeitet BASF aktuell daran, den funktionalen Film für andere Industrien weiterzuentwickeln: Bei Rotorblättern von Windrädern kann der Oberflächenfilm zu einer effizienteren Stromerzeugung führen, bei Schiffsrümpfen den Treibstoffverbrauch reduzieren.
Kosmetik zum Leben erwecken
Auf der menschlichen Haut leben zahlreiche unterschiedliche Bakterien, die für die Gesundheit des größten Organs des Menschen wichtig sind. Über ihre genaue Funktion war bisher jedoch wenig bekannt. In einer Studie konnten Forscherinnen und Forscher von BASF nun nachweisen, dass auf der Haut jüngerer Menschen im Bereich der Augen Bakterien der Art Lactobacillus crispatus sehr häufig vorkommen. Im Inneren der Falten älterer Menschen sind diese jedoch nicht mehr nachweisbar. In-vitro-Studien zeigten, dass diese lebenden Bakterien die Bildung von Kollagen in den Hautzellen stimulieren können.
Auf Basis dieser Erkenntnis entwickelte BASF Probiolift®. Es ist der erste kosmetische Wirkstoff, der hauteigene, lebende Probiotika – Lactobacillus crispatus-Bakterien – enthält. Seine Wirksamkeit wurde in einer randomisierten, doppelblinden klinischen Studie untersucht. Diese konnte belegen, dass der Wirkstoff dazu beiträgt, die Hautdichte der Probandinnen signifikant zu erhöhen und Stirnfalten zu mildern.
Probiolift wird durch ein spezielles fermentatives Verfahren hergestellt, das besonders energiesparend ist. Der Prozess ist besonders nachhaltig, weil BASF auch den Fermentationsüberstand für einen zweiten Wirkstoff nutzt: Postbiolift®. Dieser enthält die von Lactobacillus crispatus gebildeten Stoffwechselprodukte. Postbiolift trägt dazu bei, die Hautelastizität zu verbessern und Fältchen im Augenwinkelbereich zu verringern.
Pflanzen präziser schützen
Unkräuter auf landwirtschaftlichen Flächen können zu Ernteverlusten von 30 Prozent und mehr führen. Landwirtinnen und Landwirte kontrollieren Unkräuter meist, indem sie das gesamte Feld mit Herbiziden in einer einheitlichen Dosis besprühen. Um eine präzisere und nachhaltigere Unkrautkontrolle zu ermöglichen, haben BASF und Bosch in einem Joint Venture ONE SMART SPRAY entwickelt.
ONE SMART SPRAY ist eine innovative, integrierte Hard- und Softwarelösung. Sie nutzt die digitale agronomische Plattform xarvio® von BASF und bietet eine automatisierte Erkennung und Behandlung von Unkräutern in Reihenkulturen in Echtzeit an. Während des Entwicklungsprozesses hat das Forschungsteam ein zusätzliches spezielles Softwaremodul mit einer einzigartigen Logik entwickelt. Dadurch kann ONE SMART SPRAY Unkräuter erkennen und empfehlen, wie
diese am besten zu kontrollieren sind. Bosch ergänzt die Technologie durch Hightech-Kameras, Sensoren und Algorithmen zur Pflanzen- und Unkrauterkennung. Dadurch erhalten Landwirte maßgeschneiderte Empfehlungen, wann der beste Zeitpunkt, welches das beste Produkt und die beste Dosierung beim Herbizideinsatz ist.
BASF und Bosch haben ONE SMART SPRAY zusammen mit Landwirten in Nordamerika, Südamerika und Europa getestet und zu einem digitalen Präzisionswerkzeug weiterentwickelt. Es kann beim Anbau von Weizen, Soja, Baumwolle, Mais und Raps mehr als 650 verschiedene Arten von Unkräutern ökonomisch und ökologisch effizient kontrollieren. Wenn Sprühsysteme mit ONE SMART SPRAY auf dem Feld eingesetzt werden, sammelt und verarbeitet die Technologie mehr als eine Millionen Datenpunkte pro Hektar. In Millisekunden erkennt es, ob ein Unkraut vorhanden ist, und bringt Herbizide nur dort aus, wo sie benötigt werden. Je nach Wachstumsbedingungen und Unkrautdruck können so bis zu zwei Drittel und mehr an Pflanzenschutzmitteln eingespart werden.
Batteriematerialien für die Zukunft der Mobilität entwickeln
Wenn Elektrofahrzeuge mit grünem Strom betankt werden, erzeugen sie während des Betriebs keine Emissionen. Allerdings ist ihre Produktion ressourcenintensiv. Dies gilt auch für die Herstellung der Kathodenmaterialien (Cathode active materials, CAM), die für die Batterie benötigt werden. BASF hat daher das Ziel, den ökologischen Fußabdruck ihrer Batteriematerialien entlang der gesamten Wertschöpfungskette deutlich zu verringern. Drei Bereiche stehen im Fokus: die Kathodenmaterialien selbst, ihr Produktionsprozess und das Recycling von Batteriematerialien am Ende des Lebenszyklus der Batterie.
Innovative Kathodenmaterialien sind von zentraler Bedeutung für die Leistung, Sicherheit und Kosten moderner Lithium-Ionen-Batterien in Elektrofahrzeugen. BASF verfügt in ihrer Forschung und Entwicklung über eine Vielzahl an Methoden, die einen entscheidenden Einfluss auf die Eigenschaften der Batteriematerialien haben: von der Zusammensetzung der Materialien, über verschiedene Partikelgrößen und -verteilungen bis hin zu Anpassungen der Porosität und Oberflächeneigenschaften. Damit können auch individuelle Kundenanforderungen berücksichtigt werden.
Ein weiterer Ansatzpunkt der Forscherinnen und Forscher ist es, durch einen ausgeklügelten Herstellungsprozess der Kathodenmaterialien den Anteil teurer Ausgangsmaterialien wie Nickel und Kobalt zu reduzieren, ohne dass sich die Leistungsfähigkeit der Batterie verringert. Zudem arbeitet BASF kontinuierlich daran, die Energie- und Ressourceneffizienz der einzelnen Prozessschritte zu verbessern und setzt Energie aus erneuerbaren Quellen ein.
Ein wichtiger Hebel für nachhaltigere Batteriematerialien ist auch die verstärkte Verwendung recycelter Metalle wie Lithium, Nickel, Kobalt und Mangan. Die Ausbeute dieser Metalle beim Recycling zu erhöhen und gleichzeitig den Chemikalieneinsatz zu verringern, ist ein weiterer Schwerpunkt in der Batteriematerialforschung von BASF.
Den Livestream, weitere Informationen zu den Vorträgen, die Aufzeichnung der Forschungspressekonferenz sowie die Pressemappe finden Sie unter: Forschungspressekonferenz (basf.com).
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