Chemische Industrie

Überblick

Die chemische Industrie umfasst eine Vielzahl von Wertschöpfungsstufen von natürlichen Rohstoffen bis zu chemischen Spezialitäten. Seit den ersten industriellen Herstellungsverfahren für Chemikalien im 18. Jahrhundert wurden neue Verfahren und Stoffklassen entwickelt, die nicht nur zu einer Differenzierung, sondern auch zu völlig neuen Industriesegmenten führten. Es überrascht nicht, dass es keine allgemein anerkannte Definition der chemischen Industrie gibt. Die Verteilung des weltweiten verarbeitenden Gewerbes in Bezug auf den Produktionswert ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wert der Herstellung von Chemikalien nach Ländern

Der am weitesten verbreitete Standard ist der Global Industry Classification Standard (GICS), der den Chemiesektor als Teil des Materialsektors ohne Pharmazeutika behandelt. Die von Morgan Stanley Capital International Inc. (MSCI) und Standard and Poor’s (S&P) entwickelte Klassifizierung wird in regelmäßigen Abständen überarbeitet. Die Größe des Gesamtmarktes wurde für das Jahr 2021 auf rund 4.250 Mrd. USD geschätzt.^[2]

Marketsegmente

Die chemische Industrie, die sich unter anderem wesentlich durch die Herstellung materieller Produkte auszeichnet, beginnt mit der Gewinnung von Rohstoffen aus der Natur (z. B. durch Bergbau usw.) und wandelt diese Stoffe in Produkte für andere industrielle Nutzer oder Endverbraucher um. Daher umfasst das Produktportfolio der chemischen Industrie ein breites Spektrum an Anwendungen und unterschiedlichen Mengen.

Je nach der Position in der Wertschöpfungskette, die sich aus dem jeweiligen Materialverarbeitungsschritt ergibt (siehe Abbildung unten), ist die industrielle Struktur unterschiedlich.

Verarbeitungsschritte und Produktionstätigkeiten in der chemischen Industrie

Je nach Produkt können Verarbeitungsschritte weggelassen oder Zyklen von einem oder mehreren Verarbeitungsschritten hinzugefügt werden. Der Materialfluss in großen chemischen Verarbeitungsanlagen (bis zur Verarbeitung von Feinchemikalien) ist in der Regel komplex und umfasst viele Schritte und die Verwendung von Nebenprodukten aus einem Prozess als Einsatzmaterial für andere Prozesse.
Es gibt mehrere Ansätze zur Klassifizierung von Produkten oder Segmenten der chemischen Industrie.^[4] Verschiedene Autoren unterscheiden zwischen Grundstoffen oder Massenchemikalien, die in den ersten Verarbeitungsschritten verarbeitet werden, und Spezial-/Feinchemikalien in den späteren Verarbeitungsschritten, eine Segmentierung, die heute in der Branche weit verbreitet ist.^[5] Als allgemeine Regel für diese Segmente gilt, dass Grundstoffe ein geringes Differenzierungspotenzial und ein hohes Produktionsvolumen haben, während Spezialchemikalien oft einzigartige Eigenschaften und ein geringes Produktionsvolumen aufweisen und damit ein höheres Differenzierungspotenzial bieten.^[3] Aus Sicht des Marktes sind Chemikalien in der Regel generische Produkte mit einem geringen Potenzial für die Differenzierung durch Markennamen. Die Differenzierung beruht in erster Linie auf Qualitäten wie Reinheit, Materialeigenschaften, die konkurrierende Produkte nicht bieten, manchmal auch auf Lieferzuverlässigkeit, zusätzlichen Dienstleistungen oder, im Falle von Massengütern, auf dem Preis.^[6] Aus produktionstechnischer Sicht wird die Position eines Unternehmens im gesamten Branchengefüge hauptsächlich durch die Stellung seiner Produkte innerhalb dieses Stoffstroms und der Wertschöpfungskette bestimmt. In den frühen Stadien der Wertschöpfungskette erfolgt die Herstellung großer Mengen durch kontinuierliche Produktionsprozesse in speziellen Anlagen, die hohe Investitionen erfordern, während Spezialchemikalien typischerweise in späteren Stadien der Wertschöpfungskette angesiedelt sind und oft in Chargen zu wesentlich höheren Preisen in Mehrzweckanlagen hergestellt werden.^[4] Ein weiterer Aspekt, der zu berücksichtigen ist, ist der Beitrag von F&E zum Erfolg innerhalb der verschiedenen Segmente. Die Bedeutung von F&E für den Erfolg ist in den einzelnen Segmenten sehr unterschiedlich, wobei die Bedeutung im Segment der Spezialchemikalien tendenziell zunimmt.^[7]

Die chemische Industrie ist im Großen und Ganzen durch hohe Investitionen und einen vergleichsweise geringen Personalbestand gekennzeichnet. Je weniger Prozessschritte das einzelne Unternehmen oder Marktsegment von der natürlichen Quelle trennt und je höher die Stoffmengen sind, desto höher sind der Automatisierungsgrad und die Höhe der Investitionen. Hinzu kommt, dass allgemeine Markttrends wie steigende ökologische Standards in Verbindung mit steigender Nachfrage die Konzentration der Produzenten von Grund- und Massenchemikalien in der westlichen Hemisphäre weiter begünstigt haben.
In der Vergangenheit kam es vor allem bei Zwischenprodukten und Feinchemikalien zu einer Verlagerung der Lieferanten in Länder mit weniger strengen Umweltauflagen. In jüngster Zeit hat sich die Politik jedoch darauf konzentriert, diesen Trend umzukehren, um die Lieferzuverlässigkeit zu erhöhen.^[8] Darüber hinaus stellen sowohl die Mitarbeiter als auch die Investoren immer strengere Anforderungen an den Umweltschutz, so dass die Produktion in Ländern mit schwachen Umweltschutzgesetzen, die weit vom Ort der Verwendung entfernt sind, zunehmend unwirtschaftlich wird.^[9]

Infolge all dieser Trends, Ungleichheiten und Zusammenhänge unterscheiden sich die Segmente und ihre Unterbereiche innerhalb der Branche erheblich voneinander, je nach dem angesprochenen Marktsegment der Kunden, der Menge des Materialdurchsatzes sowie der Position in der Wertschöpfungskette des Endprodukts. So gibt es beispielsweise im Segment der Agrochemikalien zwei große Untersegmente: Düngemittel und Pflanzenschutzmittel (siehe Abbildung oben). Während es sich bei den meisten Düngemitteln um naturnahe oder rohstoffnahe Produkte und damit um Massenware handelt, sind Pflanzenschutzmittel Zusammensetzungen aus hochwertigen Feinchemikalien. Die Unternehmen, die diese Teilsegmente bedienen, unterscheiden sich nicht nur voneinander, sondern haben auch sehr unterschiedliche Forschungs- und Entwicklungsquoten.

In jüngster Zeit hat der Anstieg der Gaspreise in Westeuropa und in den von Flüssigerdgas (LNG) abhängigen Ländern in Asien zu Verschiebungen in der chemischen Produktion geführt. Auslöser war, dass Gazprom, der dominierende externe Lieferant für Westeuropa, im vierten Quartal 2021 begann, seine Lieferungen einzuschränken, wodurch die weltweite Nachfrage nach LNG als alternativer Quelle stieg. Infolgedessen schnellten die LNG-Preise in die Höhe, insbesondere mit Intensivierung des russisch-ukrainischen Krieges im Jahr 2022. Obwohl sich die Gaspreise 2023 wieder weitgehend normalisierten, blieben sie auf einem deutlich höheren Niveau als bis 2020, was eine erhebliche finanzielle Belastung für die westeuropäische und die japanische Chemieindustrie darstellte.

Preisentwicklung von Erdgas in verschiedenen für die chemische Industrie wichtigen Regionen der Welt

Der Preisanstieg ist sowohl auf Marktmechanismen als auch auf technischen Mehraufwand wie die zusätzlichen Prozessschritte und den Energieaufwand zurückzuführen. Diese sind erforderlich, um Erdgas zu verflüssigen und anschließend wieder zu entspannen, bevor es in das Erdgasnetz eingespeist wird. Darüber hinaus können über die oben dargestellten Spotmarktpreise hinaus zusätzliche Steuern und Abgaben sowie Transportkosten und Ähnliches anfallen, wodurch sich die Gesamtkosten weiter erhöhen.

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Footnotes

1. Der Wert wird in Milliarden laufenden USD für das jeweilige Jahr gemessen. Länder, für die kein Wert gemeldet wurde, sind grau dargestellt.
2. Siehe https://www.researchandmarkets.com/reports/5598260 .
3. Kannegiesser, M. (2008). Value Chain Management in the Chemical Industry. Physica-Verlag HD. https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-7908-2032-4.
4. Leker, J., & Utikal, H. (2018). Management Challenges in the Chemical and Pharmaceutical Industry. In J. Leker, C. V. Gelhard, & S. von Delft (Eds.), Business Chemistry: How to Build and Sustain Thriving Businesses in the Chemical Industry (pp. 3–30). Wiley-Blackwell. https://doi.org/10.1002/9781118858547.ch1.
5. Kline, C. H. (1976). Maximising Profits in Chemicals. Chemtech, 6(2), 110–117.
   Rooij, A. van. (2007). The Company that Changed Itself: R&D and the Transformations of DSM. Amsterdam University Press.
6. Delft, S. van. (2018). Designing and Transforming Business Models. In J. Leker, C. V. Gelhard, & S. von Delft (Eds.), Business Chemistry: How to Build and Sustain Thriving Businesses in the Chemical Industry (pp. 231–275). Wiley-Blackwell. https://doi.org/10.1002/9781118858547.ch7.
7. Arvanitis, R., & Villavicencio, D. (2000). Learning and Innovation in the Chemical Industry. In M. Cimoli (Ed.), Developing Innovation Systems: Mexico in a Global Context (pp. 189–205). Continuum.
   Leker, J., & Utikal, H. (2018). Management Challenges in the Chemical and Pharmaceutical Industry. In J. Leker, C. V. Gelhard, & S. von Delft (Eds.), Business Chemistry: How to Build and Sustain Thriving Businesses in the Chemical Industry (pp. 3–30). Wiley-Blackwell. https://doi.org/10.1002/9781118858547.ch1.
8. Raza, W., Grumiller, J., Grohs, H., Essletzbichler, J., & Pintar, N. (2021). Post Covid-19 value chains: options for reshoring production back to Europe in a globalised economy. Directorate General for External Policies of the Union, European Union. https://www.europarl.europa.eu/thinktank/en/document/EXPO_STU(2021)653626.
9. Castleman, B. I. (1995). The Migration of Industrial Hazards. International Journal of Occupational and Environmental Health, 1(2), 85–96. https://doi.org/10.1179/oeh.1995.1.2.85.
   Gill, F. L., Viswanathan, K. K., & Abdul Karim, M. Z. (2018). The Critical Review of the Pollution Haven Hypothesis (PHH). International Journal of Energy Economics and Policy, 8(1), 167–174. Retrieved from https://www.econjournals.com/index.php/ijeep/article/view/5678.
   Wu, J., Wei, Y. D., Chen, W., & Yuan, F. (2019). Environmental regulations and redistribution of polluting industries in transitional China: Understanding regional and industrial differences. Journal of Cleaner Production, 206, 142–155. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.09.042.
10. Die Daten für den Henry Hub und den Weltmarktpreis für LNG, Asien, stammen von The Federal Reserve Bank of St. Louis unter https://fred.stlouisfed.org/categories/32217, Wechselkursdaten kommen aus derselben Quelle unter https://fred.stlouisfed.org/series/DEXUSEU. Die Daten für die Dutch TTF-Erdgasfutures wurden von yahoo!finance bezogen unter https://finance.yahoo.com/quote/TTF%3DF/history/. Einheiten und Daten wurden entsprechend umgerechnet und skaliert.