Chemie aus dem Supercomputer

Der BASF-Konzern treibt mit dem Einsatz eines neuen Großrechners die Digitalisierung der Forschung voran. Ein von Hewlett Packard Enterprise gebauter Supercomputer soll die Rechenleistung für die Forscher verzehnfachen.


Glaskolben, Reagenzgläser, Bunsenbrenner – das sind klassischen Requisiten, die man mit den Wirkungsstätten der Chemieforscher verbindet. Doch inzwischen muss man sich mit einem anderen Bild von Chemieforschung vertraut machen: lange Reihen von Computerschränken im sterilen, klimatisierten Rechenzentrum. Der Grund: Auch in der Chemieforschung gewinnt die Digitalisierung immer größeres Gewicht.

Und der Chemieriese BASF will diese Entwicklung nun auf eine neue Ebene hieven – mit einem vom amerikanischen IT-Konzern Hewlett Packard Enterprise (HPE) nach Vorgaben der BASF entwickelten Supercomputer. „Quriosity“, wie der neue Rechner auf Vorschlag von BASF-Mitarbeitern genannt wird, soll noch im Laufe des Sommers im Ludwigshafener Hauptwerk des Chemieriesen in Betrieb gehen. Mit einer Rechenleistung von 1,75 Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde (Petaflops) – das entspricht der Leistung von etwa 50.000 PCs – wird er laut BASF der mit Abstand größte Rechner in der Chemiebranche sein und zu den zehn leistungsfähigsten Großcomputern im Industrie-Einsatz gehören. Insgesamt rangiert er auf Position 65 unter den leistungsfähigsten Rechnern der Welt.


Wozu brauchen die BASF-Chemiker so viel Rechenleistung? Es geht für den Ludwigshafener Konzern letztendlich darum, den Vorsprung in der Produktentwicklung zu wahren. „Wir wollen das innovativste Unternehmen in der Chemie bleiben und  haben den Anspruch, Taktgeber zu sein“, sagt der Forschungschef und stellvertretende Vorstandsvorsitzende Martin Brudermüller. „Digitalisierung ist der größte singuläre Hebel, um das zu machen.“

Der neue Superrechner soll zum einen helfen, die großen Datenmengen, die in den Labors des Chemieriesen anfallen, effizienter auszuwerten. „Wir sitzen auf einer Goldmine von Daten und wissen nicht, wie viel darin steckt“, so Brudermüller.

Zum anderen geht es darum, Modelle und Simulationen für Chemiereaktionen oder Produktformulierungen zu rechnen. Es geht dabei um Kalkulationen, bei denen enorme Datenmengen verarbeitet werden müssen.

Brudermüller verweist auf die Entwicklung eines neuen Möbel-Lackes, der gegen Verfärbungen resistent ist. Mit Hilfe der Computersimulation konnten BASF-Forscher eine Formulierung für einen solchen Lack finden, die allen herkömmlich entwickelten Varianten überlegen war. Auch zum Beispiel in der  Entwicklung von Katalysatoren, Batteriematerialien oder Pflanzenschutzmitteln spielen rechnerbasierte Entwicklungs-Strategien eine immer größere Rolle.


Mit seinen hohen Investitionen in die Digitalisierung der Forschung zielt der Konzern zugleich darauf, seine Forschung zu beschleunigen. Das Experiment im Labor werde damit nicht obsolet, könne aber gezielter ausgewählt werden. „Beides geht Hand in Hand“, sagt  Horst Weiss, der den Bereich Digitalisierung und Data Sciences der BASF leitet. „Wir setzen datengetriebenen Simulationen ein, um Hinweise für die Experimente zu erhalten.“


Mit dem Supercomputer die Effizienz steigern

Die Investition in den neuen Superrechner ist für den Chemieriesen damit auch eine Investition in die Effizienzsteigerung seiner Produktentwicklung. „Wir können mehr mit unseren Forschungsgeldern machen, wenn wir effizienter werden“, so Brudermüller. Die F&E-Ausgaben des Konzerns, so machte er deutlich, sollen in Zukunft weniger kräftig steigen, ohne das die Innovationsleistung darunter leidet.


Im vergangenen Jahr gab die BASF knapp 1,9 Milliarden Euro für Forschung und Entwicklung aus. Das entspricht gut drei Prozent vom Umsatz  und ist das mit Abstand größte F+E-Budget der Chemiebranche. Insgesamt beschäftigt der Konzern in der Forschung rund 10.000 Mitarbeiter an 70 Standorten. Wichtigstes Forschungszentrum wird dabei auch in Zukunft das Stammwerk in Ludwigshafen bleiben. Gleichzeitig treibt die BASF aber die Globalisierung in der Forschung aber schon seit Jahren voran – zuletzt mit einem neuen Forschungszentrum in Mumbai/Indien.

KONTEXT

Die größten Chemiekonzerne der Welt

Platz 10

PPG Industries (USA)Mit 15,33 Milliarden US-Dollar Jahresumsatz landet das US-Unternehmen mit Firmensitz in Pittsburgh (Pennsylvania) auf dem zehnten Platz der umsatzstärksten Chemieunternehmen weltweit.Zu den Produktbereichen gehören Kunstglasprodukte, Kunstharze und Beschichtungswerkstoffe für Raumfahrt, Architektur und Industrie.

Quelle: Unternehmensangaben, Statista 2017 / Gesamtjahr 2016, jeweils letzte verfügbare Angaben

Platz 9

Linde (Deutschland)Der deutsche Technologiekonzern mit dem Kerngeschäft um Gase und Prozess-Anlagen hat im letzten Jahr 17,83 Milliarden US-Dollar Umsatz gemacht und erreicht so den neunten Platz im Unternehmensranking.

Platz 8

Air Liquide (Frankreich)Auf Platz acht des aktuellen Rankings landet das führende, französische Unternehmen bei Gasen für Industrie, Medizin und Umweltschutz. 19,08 Milliarden US-Dollar Jahresumsatz in 2016 machen dies möglich. Mit Linde und Praxair zählt Air Liquide zu den drei größten Industriegasherstellern der Welt.

Platz 7

Henkel (Deutschland)Der Düsseldorfer Konzern gliedert sich in drei Unternehmensbereiche: Wasch-/Reinigungsmitte, Schönheitspflege und die Klebstoffe und fuhr 2016 einen Jahresumsatz von 19,69 Milliarden US-Dollar ein. In naher Zukunft möchte der Siebtplatzierte sowohl die US-Firma Darex Packaging Technologies für mehr als 1,05 Milliarden US-Dollar übernehmen als auch den mexikanischen Anbieter von Friseurprodukten Nattura Laboratorios aufkaufen. Der Düsseldorfer Konsumgüterkonzern will so vor allem das eigene Friseurgeschäft in Mexiko und den USA ausbauen.

Platz 6

DuPont (USA)24,6 Milliarden US-Dollar Umsatz und Platz sechs für den Konzern für Chemie, Materialien und Energie. Im Dezember 2015 gaben DuPont und der Konkurrent Dow Chemical bekannt, dass sie fusionieren wollen. Danach soll das Gemeinschaftsunternehmen in drei börsennotierte Unternehmen für Agrarchemikalien, Spezialchemikalien und Kunststoffe aufgespalten werden.

Platz 5

Lyondell Basell (USA)Im Mittelfeld des Rankings und mit 29,18 Milliarden US-Dollar Jahresumsatz landet Lyondell Basell. Der weltweit größte Produzent von Polyolefinen und Katalysatoren betreibt zudem Erdölraffinerien und produziert Treibstoffzusätze wie MTBE.

Platz 4

Saudi Basic Industries (Saudi-Arabien)Unverändert auf dem vierten Platz befindet sich der saudi-arabischer Chemie- und Metall-Konzern Saudi Basic Industries. Mit 39,5 Milliarden US-Dollar Jahresumsatz reichte es für Metallkonzern nicht für den Sprung unter die Top-3-Chemiekonzerne. Neben Grundchemikalien wie Methanol und Ethanol stellt das Unternehmen aus dem Nahen Osten auch Düngemittel her.

Platz 3

Dow Chemical (USA)Mit 48,16 Milliarden US-Dollar Umsatz fiel der zukünftige Fusionspartner von DuPont um einen Platz im Vergleich zum Vorjahr. Die Hauptgeschäftsbereiche des US-Unternehmens aus Midland (Michigan) erstrecken sich auf die Kunststoffherstellung, Vorprodukte für die Wasseraufbereitung, Klebstoffe, Insektiziden, Saatgut und die Herstellung von Grundstoffen wie Chlor und Natronlauge.

Platz 2

Bayer (Deutschland)Der zweitplatzierte deutsche Konzern (49,2 Milliarden US-Dollar Umsatz 2016) mit Schwerpunkt auf der chemischen und pharmazeutische Industrie plant eine Megafusion mit Monsanto. Damit möchte das Unternehmen seine Agrarchemie-Sparte um genverändertes Saatgut erweitern. Um diese umstrittene Fusion unter Dach und Fach zu bringen, sollen Bayer und Monsanto bereit sein, Firmenteile für 2,5 Milliarden Dollar zu verkaufen.

Platz 1

BASF (Deutschland)Unveränderter Spitzenreiter mit 60,54 Milliarden US-Dollar Jahresumsatz: BASF. Der nach Umsatz und Marktkapitalisierung weltweit größte Konzern, mit Hauptsitz in Ludwigshafen am Rhein, wird sich angesichts der Megafusionen in der Branche künftig neu positionieren müssen. Dabei würde aber, laut Unternehmensführung, mehr Wert auf die Wettbewerbsfähigkeit der bestehenden Geschäftsfelder, als an Größe an sich gelegt werden.