Agents of Change

Guerino Sacripante: Umweltfreundliche Druckinnovation

„Wenn ich auf das zurückblicke, was ich im Leben getan habe, möchte ich sagen können, dass ich etwas Positives für die Menschheit getan habe.“

Nachhaltige Tinte

Guerino Sacripante, Polymerwissenschaftler am Xerox Research Centre of Canada, sieht sich in einer großen persönlichen Verantwortung, unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern. Seine 30-jährige Forschungs- und Innovationstätigkeit treibt uns in eine Zukunft, in der Druckertinten und -toner zunehmend aus erneuerbaren Quellen mit geringer Umweltbelastung stammen.

Zeichen zu setzen ist das, was uns zu Menschen macht. Wir schreiben seit die alten Sumerer zum ersten Mal geschärfte Schilfrohre in Ton gepresst haben. Auch die Digitalisierung hat es bislang nicht geschafft, uns von unserer Abhängigkeit von gedruckten Symbolen zu befreien.

Egal, ob diese Symbole auf Lebensmitteletiketten, Bedienungsanleitungen, Kontoauszügen oder Kosmetikverpackungen zu finden sind, sie werden noch lange Zeit Teil unseres Lebens sein. Und das bedeutet für Xerox Research Fellow Guerino Sacripante, dass wir dringend neu darüber nachdenken müssen, wie wir drucken und mit welchen Materialien wir drucken.

Recyclable materials

 

30 Jahre Innovation

Als Polymerwissenschaftler am Xerox Research Centre of Canada (XRCC) hat Guerino seine 30-jährige Karriere der Suche nach effizienteren Druckverfahren gewidmet. In dieser Zeit wurde er zu einem der produktivsten Innovatoren von Xerox und erhielt über 240 Patente für seine Arbeit an neuen Tonerverbindungen und Druckverfahren.

„Die meisten Xerographen verwenden heute Trockenpulver, das aus winzigen Kunststoffpartikeln besteht“, erklärt Guerino. „Dieser Kunststoff wird aus fossilen Brennstoffen gewonnen, die es jetzt im Überfluss gibt, die aber bald erschöpft sein werden. Die Partikel müssen erhitzt werden, bis sie schmelzen, und das verbraucht Energie. Dann begrenzt der geschmolzene Kunststoff die Recyclingfähigkeit der Drucksachen. Der gesamte Lebenszyklus belastet die Umwelt.“

 

Eine persönliche Herausforderung

Als Guerino damit begann an der Herausforderung zu arbeiten, das Drucken nachhaltiger zu gestalten, kam es ihm zugute, dass Xerox es den Mitarbeitern in den Forschungszentren ermöglicht, Zeit für persönliche Projekte aufzuwenden.

„Es gibt Kernprojekte, an denen wir arbeiten müssen", erklärt er. „Aber wir werden auch ermutigt, zehn bis zwanzig Prozent unserer Zeit damit zu verbringen, unsere eigenen Ideen zu erforschen. Wenn man belegen kann, dass die eigene Idee Potenzial hat, kann sie zu einem Kernprojekt werden, und man kann dann 80 bis 90 Prozent seiner Zeit damit verbringen. So habe ich die Arbeit am Thema Nachhaltigkeit begonnen.“

Guerino begann mit einem Blick auf einige der Probleme, die es beim Papierrecycling gibt. Eine der Phasen des Recyclings besteht darin, Tinte aus bedrucktem Papier zu entfernen, sodass das entfärbte Papier zu hochwertigem Zellstoff verarbeitet werden kann. Die chemische Zusammensetzung des Toners hat einen wesentlichen Einfluss darauf, wie gut er entfernt werden kann.

Seine Forschungen führten ihn zur Identifizierung und Patentierung eines neuartigen Bindemittelharzes, das es ermöglicht, Toner leichter zu entfernen, insbesondere in kleineren Zellstofffabriken.

Doch sein Fokus auf Nachhaltigkeit verlagerte sich bald vom Papier zur Tinte. Es gibt viele Möglichkeiten, die Umweltauswirkungen von Druckertinte zu reduzieren, von der Identifizierung nachhaltigerer Polymerquellen über die Entwicklung von Verbindungen mit einem niedrigeren Schmelzpunkt bis hin zur Reduzierung der mit dem Drucken verbundenen Verpackungs- und Abfallmenge.

 

Die Suche nach nachhaltigen Tonerpolymeren

Seine Forschung hat Guerino auf der Suche nach Lösungen, die sowohl nachhaltig als auch wirtschaftlich tragfähig sind, in all diese und weitere Bereiche geführt. „Die Herausforderung“, sagt er, „ist es, das Material zu bekommen, es herzustellen und es trotzdem zum gleichen Preis anzubieten. Es gibt viele wirtschaftlich sinnvolle Alternativen zu petrochemischen Polymeren, aber man muss den gesamten Lebenszyklus betrachten.“

Einige Optionen, die zunächst attraktiv aussahen, scheiterten am Nachhaltigkeitstest. „Es ist möglich, Ethanol aus Mais herzustellen und daraus Polymere abzuleiten, aber der Prozess ist wegen der Energie, die für die Extraktion und Verarbeitung benötigt wird, nicht nachhaltig.“

 

Natürliche Polymere aus Holz und Pflanzen

Eine sehr vielversprechende Lösung liegt in Biomasse. Einige der wichtigsten Patente von Guerino beziehen sich auf die Verwendung von Harz und Lignin als Alternative zu petrochemischen Kunststoff-Polymeren. Beide sind reichlich und natürlich in Holz und Pflanzen vorkommende Polymere. Sie eignen sich gut für Druckertinten und Toner, und vor allem haben sie einen positiven ökologischen Lebenszyklus, sind relativ effizient in der Extraktion und Verarbeitung und nach Gebrauch biologisch abbaubar.

Dank der Arbeit von Guerino und seinen Kollegen war Xerox ein früher und erfolgreicher Anwender von nachhaltigen Tinten in seinen Produkten. Festtintentoner von Xerox zum Beispiel haben einen Anteil von 30 Prozent erneuerbaren Inhaltstoffen und wenig Verpackung, während der EA-Eco-Toner einen extrem niedrigen Schmelzpunkt hat, um den Energieverbrauch zu senken. Durch die geringe Partikelgröße wird 40 Prozent weniger Toner pro Druckseite verbraucht.

Gloved hands holding an eyedropper

 

Wirtschaftliche Herausforderungen

Das sind große Fortschritte, aber Guerino sagt, dass der Weg noch lang ist. Eines der größten Hindernisse für den Fortschritt sind rein wirtschaftliche Überlegungen. „Die finanzielle Tragfähigkeit von nachhaltigen Tonern steht und fällt mit dem Ölpreis“, sagt er. „Wenn der Ölpreis bei 150 Dollar pro Barrel liegt, ist die Herstellung von Tinten aus biologischem Anbau recht attraktiv. Wenn der Preis fällt, wird es wirtschaftlicher, Toner aus petrochemischen Produkten herzustellen. Die große Herausforderung besteht darin, ein nachhaltiges Produkt herzustellen, das zum gleichen Preis verkauft werden kann wie herkömmlicher Toner.“

Die Alternative besteht darin, Unternehmen davon zu überzeugen, mehr für Toner aus erneuerbaren Quellen zu bezahlen. Guerino weist darauf hin, dass es Kompromisse gibt: Einige aus Biomasse gewonnene Tonerpolymere haben beispielsweise einen niedrigeren Schmelzpunkt als petrochemische Polymere, was bedeutet, dass Drucker und Kopierer weniger Energie zum Erwärmen der Tinte benötigen.

„Das wird immer mehr von Bedeutung“, sagt Guerino. „Gerade in Ländern, in denen Strom teurer ist als in den USA.“ „Die Menschen suchen aktiv nach Geräten mit niedrigem Energieverbrauch und sind daher unter Umständen eher bereit, mehr für Toner zu bezahlen, wenn dadurch ihr Energieverbrauch sinkt.“

Recycle symbols

 

Gesetzgebung als Katalysator für Veränderungen

Als weiterer Katalysator für Veränderungen könnte der Gesetzgeber wirken. „Zukünftige Vorschriften können vorschreiben, dass eine bestimmte Menge an Druckerzeugnissen aus nachhaltigen Quellen stammen muss, was die Verbreitung von nachhaltigen Tonern fördern würde.“

Selbst ohne Gesetzgebung meint Guerino, dass bestimmte Branchenbereiche auf biologisch erneuerbare Tinten umsteigen werden. „Die Lebensmittelindustrie ist sicherlich sehr an Alternativen zu petrochemisch basierten Tonern für den Druck von Etiketten und Verpackungen interessiert. Die Herausforderung besteht wie immer darin, die richtige Kombination aus nachhaltigen Materialien mit einer positiven Lebenszyklusanalyse zu finden. Aber wir stehen im Moment kurz davor, genau das zu erreichen.“

 

Die nächste Barriere: nachhaltiges 3D-Drucken

Nachhaltigkeit bleibt auch in neuen Dimensionen des Druckens ein Thema. Eines der aktuellen Forschungsgebiete von Guerino ist die Entwicklung sicherer, nachhaltiger Materialien für den 3D-Druck als Alternative zu bestehenden thermoplastischen Druckmaterialien, die entweder aus der Petrochemie stammen oder nachweislich schädliche flüchtige organische Verbindungen (VOC) beim Erhitzen freisetzen.

„Wir befinden uns in einem sehr frühen Stadium der Entwicklung von biologisch erneuerbaren Zusammensetzungen für den 3D-Druck“, sagt Guerino. „Aber ich bin zuversichtlich, dass wir in der Lage sein werden, hochwertige, kostengünstigere und umweltfreundliche Druckmaterialien zu entwickeln, die dazu beitragen, den 3D-Druck sowohl für Verbraucher als auch für Hersteller zugänglicher zu machen.“

3D printer

 

Laserfokus

Guerino ist fest entschlossen, seine Untersuchung zum Thema Umweltverantwortung fortzusetzen. „Für mich ist das eine persönliche Mission“, erklärt er. „Wenn ich auf das zurückblicke, was ich im Leben getan habe, möchte ich sagen können, dass ich etwas Positives für die Menschheit getan habe. Wenn ich uns aktiv helfen kann, uns von fossilen Brennstoffen zu lösen, wird das ein konkreter Beitrag sein, der die Dinge für alle besser macht.“

„Wenn ich auf das zurückblicke, was ich im Leben getan habe, möchte ich sagen können, dass ich etwas Positives für die Menschheit getan habe. Wenn ich uns aktiv helfen kann, uns von fossilen Brennstoffen zu lösen, wird das ein konkreter Beitrag sein, der die Dinge für alle besser macht.“

 

Agents of change

Wir alle haben die Welt verändert. Jeder einzelne von uns. Mit jedem Atemzug zieht unsere Existenz endlose Kreise.

Aber nur wenige von uns haben die Möglichkeit, das Leben von vielen zum Besseren zu verändern. Und noch weniger werden jeden Tag dazu herausgefordert, dies zu tun. Von dieser Herausforderung werden die Wissenschaftler bei Xerox tagtäglich angetrieben – zu versuchen, Veränderungen herbeizuführen.

Und wir geben ihnen die Zeit und den Freiraum, um zu träumen. Und die Ressourcen, um diese Träume Wirklichkeit werden zu lassen – unabhängig davon, ob sie neue Materialien mit unglaublichen Funktionen entwickeln oder Augmented Reality nutzen, um das Erinnerungsvermögen von Alzheimer-Patienten zu stärken.

Xerox ist stolz auf seine „Agents of Change“ in seinen weltweiten Forschungszentren. Hier sind einige ihrer Geschichten.