Textination Newsline

Vor der gewaltigen und surrealen Kulisse der Black Rock Desert in Nevada findet alljährlich der Burning Man statt, der die flache, karge Wüste in einen riesigen Spielplatz für künstlerischen und kreativen Ausdruck verwandelt. Die "Burners" kommen hierher, um die flüchtige Black Rock City, die die Teilnehmer jedes Jahr aufs Neue errichten, zu erleben und mitzugestalten. Mit ihren zahllosen Kunstinstallationen und Performances ist die Black Rock City ein temporäres Zuhause für kreative Köpfe aus der ganzen Welt.

Unter den großformatigen Kunstwerken befand sich in diesem Jahr der Living Knitwork Pavilion, ein ungewöhnliches architektonisches Werk, das aus gestrickten Textilien und einem Holzgitter gefertigt wurde. Die Installation wurde von einem Forscherteam des MIT Media Lab und der MIT School of Architecture and Planning unter der Leitung der Doktorandin Irmandy Wicaksono entwickelt und gebaut und mit dem Black Rock City Honorarium 2023 ausgezeichnet. Für das Team war es ein äußerst anspruchsvolles und erfüllendes Projekt, das viele neue Erkenntnisse und Überraschungen bot. Zu erleben, wie die Installation mitten in der Wüste entstanden ist und erstrahlt, war wirklich magisch.

Im Living Knitwork Pavilion sind 12 modulare Stoffbahnen, die so genannten Knitwork Petals (gestrickte Blütenblätter), durch einen zentralen Turm miteinander verbunden. Die gesamte Installation bildet eine zwölfeckige pyramidenförmige Schattenstruktur, die 18 Fuß hoch und 26 Fuß breit ist und an ein Tipi erinnert. Die Stoffe wurden mit Hilfe von digitalem Strickmaschinen und einer Sammlung von funktionellen und herkömmlichen Garnen, einschließlich photochromer, leuchtender und leitfähiger Garne, entwickelt. Wicaksono ließ sich von den komplizierten Textilmustern und Tempelschnitzereien in Indonesien inspirieren und nutzte die Spannung zwischen gestrickten Polyester- und Spandexgarnen, um textile Texturmuster oder Reliefs zu schaffen. Die Verschmelzung von parametrischen und handgefertigten Motiven verwandelt das "Living Knitwork" in ein erzählerisches Kunstwerk, das sowohl die Ehrfurcht vor der alten Kunst als auch eine Vision für die Zukunft widerspiegelt. Diese Reliefs voller Symbole und Illustrationen stellen 12 Geschichten der Zukunft dar - von Solarpunk-Städten und Bio-Maschinen-Schnittstellen bis hin zur Tiefsee und Weltraumforschung.

Burning Man und die Black Rock Wüste sind für ihre Kletteren-thusiasten und starken Winde bekannt. Da solche Windböen dazu führen können, dass sich Stoffe wie Segel verhalten und eine erhebliche Kraft ausüben, entwarf das Team eine Struktur, die das Körpergewicht vieler Kletterer tragen und Windgeschwindigkeiten von bis zu 70 mph standhalten kann.

Die fertige Mittelstruktur des Pavillons besteht aus einem asymptotischen Gittergeflecht aus Holz- und Verbindungselementen, das für die statische Festigkeit optimiert ist und gleichzeitig den Materialverbrauch minimiert. Die gestrickten Blütenblätter, die mit einer doppelt gestrickten Struktur und Netzöffnungen integriert und durch das Schmelzen von Garnen thermogeformt wurden, sorgen für strukturelle Stabilität. Maßgeschneiderte Kanäle für Seile und Kabel wurden ebenfalls in das Strickdesign integriert, um sicherzustellen, dass jedes Gewebe und jede elektrische Komponente sicher verankert und geschützt ist, ohne die ästhetische Gestaltung zu beeinträchtigen. Der Living Knitwork Pavillon, der dieses Jahr Windstärken von bis zu 36 mph ausgesetzt war, blieb während der gesamten Burning Man-Veranstaltung standhaft und bewies damit seine Widerstandsfähigkeit unter extremen Wüstenbedingungen.

Zur Unterstützung von Burning Man's Anliegen einer nachhaltigeren Kunst, nutzte der Living Knitwork Pavillon die additive Fertigung von digitalem Stricken. Diese Methode ermöglichte die Herstellung individueller, mehrschichtiger Textilien, die sowohl ästhetisch als auch funktional sind, während gleichzeitig der Verbrauch von Rohstoffen und Abfall minimiert wurde. Das Team verwendete für seine Stoffe recycelte Materialien, wobei 60 Prozent der Garne aus recycelten Plastikflaschen stammen. Der Pavillon wird außerdem vollständig mit Batterieenergie und Solarzellen betrieben. Das Team arbeitete mit der Solar Library zusammen, einem skulpturalen Solarpanel, das Energie an andere Kunstwerke auf der Playa verteilt, um Generatoren und Lärm zu vermeiden und gleichzeitig die Nutzung erneuerbarer Energiequellen zu fördern.

Tagsüber dient der Living Knitwork Pavilion als Schattenspender und gemeinschaftlichee Raum für Meditati-on und Entdeckungen. Wenn sich die Sonne im Laufe des Tages weiterbewegt, werden verborgene, verschlüsselte Textilmuster und visuelle Erfahrungen durch Photochromie und leuchtendes Glühen enthüllt. Wenn die Dämmerung über der Wüste hereinbricht, vollzieht der Pavillon eine Metamorphose und beleuchtet seine Umgebung durch ein beeindruckendes Licht- und Audiosystem. Durch ein verteiltes Netzwerk von Antennen, die in die zentrale Struktur und in jedes gestrickte Blütenblatt eingebettet sind, wollte das Team letztlich eine persönliche Erfahrung schaffen, die es individuellen und kollektiven Bewegungen und Aktivitäten ermöglicht, das Gesamtambiente des Raums zu beeinflussen, einschließlich Klang und Beleuchtung

Während des gesamten Burning Man fanden im Pavillon auch Pop-up-Events statt, von Yoga-Sitzungen über Tanzvorführungen und Live-Musik bis hin zu einer Hochzeitszeremonie. Leider wurde die Black Rock Desert in den letzten beiden Tagen der Veranstaltung von einem heftigen Regenschauer heimgesucht - eine Seltenheit für diese Veranstaltung. Diese klimatische Wendung wirkte sich jedoch positiv auf den Pavillon aus, da die Textiloberfläche von dem angesammelten Staub befreit wurde und ihre leuchtend blaue Farbe wieder auflebte.

Das Ergebnis dieses umfassenden Projekts ist eine Zusammenarbeit, die Grenzen zwischen den Disziplinen überschreitet. Das Forschungsteam möchte Communities zusammenbringen und die bemerkenswerten Möglichkeiten aufzeigen, die sich ergeben, wenn Architektur, Technologie und Textilkunst zusammenkommen.

The interdisciplinary group behind the Living Knitwork Pavilion includes researchers from across the Media Lab, the MIT Center for Bits and Atoms, and the Department of Architecture: Irmandy Wicaksono, Sam Chin, Alfonso Parra Rubio, Nicole Bakker, Erik Strand, Gabriela Advincula, Manaswi Mishra, Age van der Mei, Judyta Cichoka, Tongge Yu, and Angelica Zhang.  

 

Fraunhofer-Forschende haben ein ultrakompaktes Nah-Infrarot-Spektrometer entwickelt, das sich für die Analyse und Bestimmung von Textilien eignet. Durch die Kombination von Bildgebung, speziellen KI-Algorithmen (KI, Künstliche Intelligenz) und Spektroskopie lassen sich auch Mischgewebe zuverlässig erkennen. Die Technologie könnte das Recycling von Altkleidern optimieren und eine sortenreine Trennung von Altkleidern ermöglichen. Eine miniaturisierte Variante des Systems passt sogar in Smartphones. Dadurch könnten sich für Konsumenten zahlreiche neue Anwendungen im Alltag ergeben – vom Kleider-Check beim Shopping bis zur Prüfung auf Plagiate.

Infrarot-Spektrometer sind leistungsstarke Messinstrumente, wenn es darum geht, organische Materialien zerstörungsfrei zu analysieren. Jetzt hat das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS in Dresden ein Spektralanalyse-System entwickelt, das Textilgewebe analysiert und erkennt. Auch Mischgewebe erkennt das System zuverlässig. Die Anwendungsmöglichkeiten reichen vom Materialcheck beim Kauf über das korrekte Reinigen der Kleidung bis hin zum nachhaltigen und sortenreinen Recycling. Das Spektrometer ist so klein, dass es sich in ein Smartphone integrieren lässt.

Um die nötige Zuverlässigkeit und Präzision bei der Bestimmung von Textilien zu erreichen, setzen die Fraunhofer-Forschenden auf die Nah-Infrarot-Spektroskopie (NIR). Das System arbeitet mit Wellenlängen zwischen 950 und 1900 Nanometer, also nah am sichtbaren Spektralbereich. Vorteile der Nah-Infrarot-Technik sind die einfache Handhabung und die vielfältigen Einsatzgebiete. »Wir kombinieren NIR-Spektroskopie mit Bildgebung und KI und erreichen so eine höhere Genauigkeit bei der Erkennung und Bewertung von Objekten«, erklärt Dr. Heinrich Grüger, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Abteilung Sensorische Mikromodule am Fraunhofer IPMS.

So funktioniert die Textilanalyse
Im ersten Schritt wird ein Bild des Kleidungsstücks mit einem herkömmlichen Kameramodul aufgenommen. Die KI wählt aus den Bildinformationen des Textilgewebes einen prägnanten Punkt, der vom Spektralanalyse-Modul untersucht werden soll. Das vom Stoff reflektierte Licht wird vom Spektrometer-Modul erfasst. Dort dringt es durch einen Eintrittsspalt, wird mit einem Kollimations-Spiegel in parallele Lichtstrahlen gebracht und über einen Scanner-Spiegel auf ein Gitter gelenkt. Je nach Ein- und Austrittswinkel teilt das Gitter die Lichtstrahlen in verschiedene Wellenlängen auf. Das vom Gitter reflektierte Licht wird über den Scanner-Spiegel auf einen Detektor geleitet, der das Licht als elektrisches Signal erfasst. Dann digitalisiert ein A/D-Wandler (Analog-Digital) die Signale, die schließlich im Signalprozessor ausgewertet werden. Das so entstehende spektrometrische Profil des Textilgewebes verrät durch Abgleich mit einer Referenzdatenbank, um welche Fasern es sich handelt. »Das optische Auflösungsvermögen liegt bei 10 Nanometer. Durch die hohe Auflösung kann das NIR-Spektrometer mithilfe von KI auch Mischgewebe wie etwa Kleidungsstücke aus Polyester und Baumwolle bestimmen«, sagt Grüger. Mit einer Fläche von 10 mal 10 und einer Höhe von 6,5 Millimeter ist das System so kompakt, dass man es problemlos in ein handelsübliches Smartphone integrieren könnte.

Recycling von Altkleidern
Eine wichtige Anwendung für das KI-gesteuerte Spektrometer sieht Grüger vor allem im Recycling. Nach Angaben des Statistischen Bundesamts wurden 2021 bei den privaten Haushalten in Deutschland rund 176 200 Tonnen Textil- und Bekleidungsabfälle gesammelt. Durch die NIR-Spektroskopie könnte das Recycling optimiert und der Altkleiderberg reduziert werden. Altkleiderverwerter hätten dann die Möglichkeit, Kleidung besser und schneller zu sortieren. Textilien, die noch intakt sind, gehen beispielsweise in den Second-Hand-Handel. Beschädigte Textilien werden sortenrein recycelt und die darin enthaltenen Fasern wie Leinen, Seide, Baumwolle oder Lyocell wiederverwendet. Hoffnungslos verschmutzte Textilwaren würden thermisch verwertet oder beispielsweise zu Dämmmatten verarbeitet. Die Spektroskopie-Technik erledigt das Bestimmen und Sortieren der Textilien genauer und deutlich schneller als ein Mensch.

Wird die NIR-Spektroskopie in ein Smartphone integriert, könnten auch Konsumenten von der Technik des Fraunhofer-Instituts profitieren. Beim Kauf von Kleidern zeigt ein schneller Check mit dem Smartphone, ob der teure Seidenschal auch wirklich aus Seide ist und das exklusive Kleid des Modelabels nicht vielleicht doch ein Plagiat, das sich durch eine andere Gewebemischung verrät. Und sollte einmal das Etikett mit den Reinigungshinweisen nicht mehr lesbar sein, hilft das Smartphone via Textilscanner, das Gewebe zu identifizieren und damit den passenden Waschgang einzustellen.

Lebensmittel-Check und Dermatologie
Für die Forschenden aus dem Fraunhofer IPMS sind auch Anwendungen außerhalb des Textilbereichs denkbar. Mit Spektrometer ausgestattete Smartphones können beim Kauf von Lebensmitteln wie Gemüse und Obst Auskunft über die Qualität geben. Außerdem wäre es denkbar, die Technik für die Untersuchung der Haut einzusetzen. Ein schneller Scan mit dem Handy-Spektrometer könnte besonders trockene oder fettige Stellen identifizieren. Selbst Anwendungen in der medizinischen Diagnose etwa bei der Untersuchung von Stellen auf der Haut, bei denen der Verdacht auf ein Melanom besteht, ließen sich realisieren, hier allerdings mit fachärztlicher Unterstützung.

Bei der Entwicklung kommt dem Fraunhofer-Team jahrzehntelange Erfahrung mit dem Bau von NIR-Spektrometern in MEMS-Technik (Micro-Electro-Mechanical Systems) zugute. »Über die Jahre ist es uns gelungen, die großen Spektroskopie-Geräte aus dem Labor mit MEMS-Technologie so zu verkleinern, dass sie auch für den mobilen Einsatz geeignet sind«, sagt Grüger. Er hatte bereits im Jahr 2000 gemeinsam mit dem heutigen Institutsleiter Prof. Harald Schenk das Scanning-Grating-Spektrometer erfunden, das noch heute als Einstieg in die MEMS-Spektroskopie gilt.

vombaur-Pioniere für Spezialtextilien im Interview
Technische Schmaltextilien, Speziallösungen, mittelständischer Textilproduzent und Entwicklungspartner für Filtration Textiles, Composite Textiles und Industrial Textiles: vombaur. Digitalisierung, Nachhaltigkeit, Energiepreise, Pionierarbeit und ungebrochene Begeisterung – Textination sprach mit zwei leidenschaftlichen Textilern: Carl Mrusek, Chief Sales Officer (CSO), und Johannes Kauschinger, Sales Manager für Composites und Industrietextilien, in der vombaur GmbH, die wie JUMBO-Textil zur Textation Group gehört.
 
Wer auf Ihre Geschichte und damit bis in die Anfänge des 19. Jahrhunderts zurückschaut, sieht eine Bändermanufaktur und ab 1855 eine Fabrikation von Seiden- und Hutbändern. Heute produzieren Sie Filtra¬tionstextilien, Industrietextilien und Textilien für Verbundstoffe. Zwar fertigen Sie auch heute noch Schmaltextilien, aber das Motto „Transformation als Chance“ scheint bei vombaur gelebte Realität.
 
Carl Mrusek, Chief Sales Officer: Ja, vombaur hat sich in seiner fast 220-jährigen Unternehmensgeschichte einige Male verwandelt. Dabei ist sich das Unternehmen als Schmaltextiler immer treu geblieben. Das zeugt von der Veränderungsbereitschaft bei den Menschen im Unternehmen und von ihrer Neugier. Erfolgreiche Transformation ist eine gemeinsame Entwicklung, es liegt eine Chance in der Veränderung. Das hat vombaur in den vergangenen fast 220 Jahren schon häufig bewiesen: Wir haben unsere Produkt-Portfolio an neue Zeiten angepasst, wir haben neue Fabrikgebäude und neue Maschinenparks errichtet, haben neue Materialien eingeführt und neue Technologien entwickelt, wir sind neue Partnerschaften – wie zuletzt als Teil der Textation Group – eingegangen. Aktuell planen wir unsere neue Zentrale. Wir erfinden uns damit nicht neu, aber eine Art Transformationsprozess werden wir auch mit dem Umzug in die brandneuen, klimagerechten Hightech-Räume durchlaufen.

 

Können Sie die Herausforderungen dieses Transformationsprozesses beschreiben?
 
Johannes Kauschinger, Sales Manager für Composites und Industrietextilien: Eine Transformation vollzieht sich in der Regel technisch, fachlich, organisatorisch und nicht zuletzt – vielleicht sogar zuallererst – kulturell. Die technischen Herausforderungen liegen auf der Hand. Um die neuen Technologien zu managen und zu nutzen, braucht es zweitens entsprechendes Fachwissen im Unternehmen. Jede Transformation bringt drittens neue Prozesse mit sich, Teams und Abläufe müssen angepasst werden. Und schließlich verändert sich viertens auch die Unternehmenskultur. Technik, kann man sich beschaffen, Fachwissen erwerben, die Organisation anpassen. Zeit dagegen können wir nicht kaufen. Die größte Herausforderung sehe ich deshalb darin, die personellen Ressourcen bereitzustellen: Damit wir die Transformation aktiv gestalten und nicht durch die Entwicklung getrieben werden, brauchen wir ausreichend Fachkräfte.

 

Beim Besuch Ihrer Website fällt sofort der Claim „pioneering tech tex“ ins Auge. Weshalb sehen Sie Ihr Unternehmen als Pionier, und worin bestehen die bahnbrechenden oder wegbereitenden Innovationen von vombaur?

Carl Mrusek: Wir sind mit unserem einzigartigen Maschinenpark Pionier*innen für nahtlos rundgewebte Textilien. Und als Entwicklungspartner betreten wir mit jedem Auftrag ein kleines Stück weit Neuland. Wir nehmen immer neue projektspezifische Veränderungen vor: an den Endprodukten, an den Produkteigenschaften, an den Maschinen. Dass wir für ein spezielles nahtlos gewebtes Formtextil eine Webmaschine anpassen, bisweilen auch ganz neu entwickeln, kommt regelmäßig vor.
 
Mit unserem jungen, erstklassigen und wachsenden Team für Development and Innovation um Dr. Sven Schöfer, lösen wir unseren Anspruch „pioneering tech tex“ immer wieder ein, indem wir mit und für unsere Kunden spezielle textile Hightech-Lösungen entwickeln. Parallel erkunden wir aktiv neue Möglichkeiten. Zuletzt mit nachhaltigen Materialien für den Leichtbau und Forschungen zu neuartigen Sonderfiltrationslösungen etwa zur Filtration von Mikroplastik. Für dieses Team ist im Neubau ein hochmodernes textiltechnisches Labor vorgesehen.

 

Die Entwicklung der technischen Textilien in Deutschland ist eine Erfolgsgeschichte. Mit Massenware können wir global betrachtet nur noch in Ausnahmefällen reüssieren. Wie schätzen Sie die Bedeutung technischer Textilien made in Germany für den Erfolg anderer, insbesondere hoch technologisierter Branchen ein?

Carl Mrusek: Wir sehen die Zukunft der Industrie in Europa in individuell entwickelten Hightech-Produkten. vombaur steht gerade für hochwertige, zuverlässige und langlebige Produkte und Spezialanfertigungen. Und gerade das – passgenau Produkte, statt Überschuss- und Wegwerfware – ist die Zukunft für nachhaltige Wirtschaft insgesamt.

 

Welchen Anteil hat das Projektgeschäft an Ihrer Produktion gegenüber einem Standardsortiment, und inwiefern fühlen Sie sich noch mit der Bezeichnung „Textilproduzent“ wohl?

Johannes Kauschinger: Unser Anteil an Speziallösungen liegt bei nahezu 90 Prozent. Wir entwickeln für aktuelle Projekte unserer Kunden textiltechnische Lösungen. Hierfür sind wir in engem Austausch mit den Kolleg*innen aus der Produktentwicklung unserer Kunden. Gerade bei den Composite Textiles sind vorwiegend Speziallösungen gefragt. Das kann ein Bauteil für die Raumfahrt sein – ein Raumschiff wird ja nicht von der Stange gefertigt. Wir bieten auch hochwertige Serienartikel, etwa im Bereich Industrial Textiles, wo wir rundgewebte Schläuche für Transportbänder bieten. So gesehen sind wir Textilproduzent, aber mehr als das: Wir sind dabei auch Textilentwickler.

 

Composites Germany hat im August die Ergebnisse seiner 21. Markterhebung vorgestellt. Dabei wird die aktuelle Geschäftslage sehr kritisch gesehen, das Investitionsklima trübt sich ein und Zukunftserwartungen drehen ins Negative. vombaur hat in seinem Portfolio ebenfalls hochfeste textile Verbundwerkstoffe aus Carbon, Aramid, Glas und Hybriden. Teilen Sie die Beurteilung der Wirtschaftslage, wie sie die Umfrage spiegelt?

Carl Mrusek: Wir sehen für vombaur eine durchaus positive Entwicklung voraus, da wir sehr lösungsorientiert entwickeln und unseren Kunden einen echten Mehrwert bieten. Denn gerade Zukunftstechnologien benötigen individuelle, zuverlässige und leichte Bauteile. Das reicht von Entwicklungen für das Lufttaxi bis zu Windrädern. Textilien sind ein prädestiniertes Material für die Zukunft. Die Herausforderung besteht auch darin, hier mit natürlichen Rohstoffen wie Flachs und recycelten und recycelbaren Kunststoffen und effektiven Trenntechniken nachhaltige und kreislauffähige Lösungen anzubieten.

 

Es gibt heutzutage fast kein Unternehmen, das nicht die aktuellen Buzzwords bedient wie Klimaneutralität, Kreislaufwirtschaft, Energieeffizienz und erneuerbare Energien. Was unternimmt Ihr Unternehmen in diesen Bereichen und wie definieren Sie die Bedeutung dieser Ansätze für einen wirtschaftlichen Erfolg?

Carl Mrusek: vombaur verfolgt eine umfassende Nachhaltigkeitsstrategie. Ausgehend von unserer Leitbildentwicklung arbeiten wir aktuell an einer Nachhaltigkeitserklärung. Unsere Verantwortung für die Natur wird sich sehr konkret und messbar in unserem Neubau mit Dachbegrünung und Solaranlage realisieren. In unserer Produktentwicklung fließen die hohen Nachhaltigkeitsansprüche – unsere eigenen und die unserer Kunden – schon jetzt in umwelt- und ressourcenschonende Produkte und in Produktentwicklungen für nachhaltige Projekte wie Windparks oder Filtrationsanlagen ein.

 

Stichwort Digitalisierung: Der Mittelstand, zu dem vombaur mit seinen 85 Mitarbeitenden gehört, wird oft dafür gescholten, in diesem Bereich zu zögerlich zu sein. Was würden Sie auf diesen Vorwurf antworten?

Johannes Kauschinger: Wir hören derzeit oft von der Stapelkrise. Angelehnt daran ließe sich von der Stapeltransformation sprechen. Wir, die mittelständischen Unternehmen, transformieren uns gleichzeitig in einer Reihe von unterschiedlichen Dimensionen: Digitale Transformation, Klimaneutralität, Fachkräftemarkt und Bevölkerungsentwicklung, Unabhängigkeit von den vorherrschenden Lieferketten. Wir sind veränderungsfähig und veränderungswillig. Politik und Verwaltung könnten es uns an einigen Stellen etwas leichter machen. Stichwort Verkehrs-Infrastruktur, Genehmigungszeiten, Energiepreise. Wir tun alles, was auf unserer Seite des Feldes zu ist, damit mittelständische Unternehmen die treibende Wirtschaftskraft bleiben, die sie sind.

 

Was empfinden Sie bei dem Begriff Fachkräftemangel? Beschreiten Sie auch unkonventionelle Wege, um Talente und Fachkräfte in einer so spezialisierten Branche zu finden und zu halten? Oder stellt sich das Problem nicht?

Carl Mrusek: Klar, auch wir bekommen den Fachkräftemangel zu spüren, gerade im gewerblichen Bereich. Die Entwicklung war aber abzusehen. Das Thema spielte eine gewichtige Rolle bei der Entscheidung mit unserem Schwesterunternehmen JUMBO-Textil zusammen unter das Dach der Textation Group zu ziehen. Die Nachwuchsgewinnung und -förderung lässt sich gemeinsam – zum Beispiel mit gruppenübergreifenden Kampagnen und Kooperationen – besser meistern.

 

Wenn Sie ein persönliches Schlüsselerlebnis beschreiben müssten, das Ihre Einstellung zur Textilindustrie und deren Zukunft geprägt hat, was wäre das?

Johannes Kauschinger: Ein sehr guter Freund meiner Familie hat mich darauf angesprochen, dass wir in einer Gegend mit sehr aktiver Textilindustrie leben, die gleichzeitig Probleme hat, Nachwuchskräfte zu finden. Ich besuchte zwei Betriebe zur Vorstellung und schon auf dem Betriebsrundgang in jeder der beiden Firmen war das Zusammenwirken von Menschen, Maschinen und Textil bis zum tragbaren Endprodukt beeindruckend. Dazu kam, dass ich einen Beruf mit sehr großem Bezug zum täglichen Leben erlernen konnte. Bis heute bin ich über die Breite der Einsatzmöglichkeiten von Textilien, speziell in technischen Anwendungen, fasziniert und bereue die damalige Entscheidung keinesfalls.

Carl Mrusek: Bereits in jungen Jahren kam ich mit der Textil- und Modewelt in Berührung. Ich erinnere mich noch gut daran, wie ich mit meinem Vater Rolf Mrusek das erste Mal durch die vollstufige Textil-Produktion eines Unternehmens in Nordhorn ging. Das Thema hat mich seitdem nicht mehr losgelassen. Schon vor Beginn meiner Studienzeit hatte ich mich bewusst für eine Karriere in dieser Industrie entschieden und habe es bis heute nicht bereut, im Gegenteil. Die Vielfältigkeit der in der Textation Group entwickelten Speziallösungen fasziniert mich immer wieder aufs Neue.
 

vombaur ist Spezialist für nahtlos rund- und in Form gewebte Schmaltextilien und branchenweit als Entwicklungspartner für Filtration Textiles, Composite Textiles und Industrial Textiles aus Hochleistungsfasern bekannt. Die technischen Schmaltextilien von vombaur dienen zum einen zur Filtration – u. a. in der Lebensmittel- und Chemieindustrie. Als hochleistungsfähige Verbundwerkstoffe kommen sie beispielsweise im Flugzeugbau oder in der Medizintechnik zum Einsatz. Für technische Anwendungen entwickelt vombaur speziell beschichtete Industrietextilien zur Isolierung, Verstärkung oder für den Transport in ganz unterschiedlichen industriellen Prozessen – von der Feinmechanik bis zur Bauindustrie. Das Wuppertaler Unternehmen wurde 1805 gegründet. Aktuell arbeiten 85 Beschäftigte im Unternehmen.
 

Branchen

• Aviation & Automotive
• Sports & Outdoor    
• Bau- & Wasserwirtschaft
• Sicherheit & Protection    
• Chemie & Lebensmittel
• Anlagenbau & Elektronik    
• Medizin & Orthopädie

 

Auf der Suche nach einem besseren, umweltfreundlichen Schuhmaterial findet sich die Lösung in einer ungewöhnlichen Zutat: den Blättern der Ananas. Diese besondere Textilzutat steht im Mittelpunkt der jüngsten Schuhdesign-Kooperation zwischen Ananas Anam, TENCEL™ und Calvin Klein. Calvin Klein bringt den ersten Turnschuh auf den Markt, dessen Obermaterial aus PIÑAYARN® kombiniert mit TENCEL™ Lyocell-Fasern gestrickt ist.
 
Die als "The Sustainable Knit Trainer" bekannten Turnschuhe sind ein zeitloser Klassiker, der – versehen mit dem bekannten Calvin Klein-Logo - in den traditionellen Farben Schwarz und Off-White erhältlich ist. Das Obermaterial aus PIÑAYARN®-Strick, das zu 70 % aus TENCEL™ Lyocell und zu 30 % aus Anam PALF™ Ananasblattfasern besteht, ist sowohl pflanzlichen Ursprungs als auch biobasiert.
          
Da die Modebranche begonnen hat, die negativen Umweltauswirkungen synthetischer Materialien zu erkennen, haben sich viele Marken pflanzlichen Materialien wie PIÑAYARN® zugewandt. PIÑAYARN® wird in einem umweltfreundlichen Verfahren aus Abfällen von Ananasblättern gewonnen und in einem wasserfreien Spinnverfahren hergestellt. Die Zugabe von TENCEL™ Lyocell, einer Zellstofffaser aus nachhaltig bewirtschafteten Wäldern, die in einem Lösungsmittelspinnverfahren hergestellt wird, bei dem sowohl das Lösungsmittel als auch das Wasser mit einer Rückgewinnungsrate von mehr als 99 % recycelt werden, ermöglicht die vollständige Rückverfolgbarkeit der TENCEL™-Faser im fertigen Mischgarn.
 
Melissa Braithwaite, PIÑAYARN® Product Development Manager bei Ananas Anam, sagte: "Die Inspiration für PIÑAYARN® entstand aus dem Bedürfnis, der Textilindustrie eine Alternative zu übermäßig genutzten, oft umweltbelastenden, konventionellen Fasern wie Baumwolle oder Polyester zu bieten. Wir verfügen in unserem Geschäftsbereich über eine Fülle von nutzbaren Ressourcen, und die Erweiterung unseres Produktangebots bedeutet, dass wir mehr Abfälle verwerten können, wodurch sich unser positiver Einfluss auf die Umwelt und die Gesellschaft erhöht."

Mit der wachsenden Nachfrage der Verbraucher nach umweltfreundlichen Textilprodukten und Schuhen steigt auch die Beliebtheit von Textilfasern auf Holzbasis als Materialalternative. Die Zusammenarbeit von Ananas Anam und TENCEL™ mit Calvin Klein war insofern ein Erfolg, als sich die physikalischen Eigenschaften und die umweltfreundlichen Vorteile der PIÑAYARN®- und TENCEL™-Fasern perfekt ergänzen und ein weiches, für verschiedene Web- und Strickanwendungen geeignetes Mischmaterial ergeben.

Für Materialentwickler wie Ananas Anam, die den idealen Partner für Fasermischungen zur Herstellung von PIÑAYARN® suchten, sind TENCEL™ Lyocellfasern bekannt für ihre Vielseitigkeit und ihre Fähigkeit, mit einer Vielzahl von Textilien wie Hanf, Leinen und natürlich der Anam PALF™ Ananasblattfaser gemischt zu werden, um die Ästhetik, Leistung und Funktionalität von Stoffen zu verbessern. Darüber hinaus können TENCEL™ Lyocell-Fasern nicht nur in Schuhoberteilen verwendet werden, sondern auch in jedem Teil des Schuhs, einschließlich des Obermaterials, des Futters, der Einlegesohlen, der Polsterung, der Schnürsenkel, des Reißverschlusses und des Nähgarns. TENCEL™ Lyocell kann ebenfalls in Pulverform für die Laufsohle von Schuhen verwendet werden.

„Wir freuen uns sehr über die Zusammenarbeit mit Ananas Anam bei der Markteinführung von The Sustainable Knit Trainer by Calvin Klein, einem umweltfreundlichen Schuh für bewusste Konsumenten. Diese Partnerschaft ist ein perfektes Beispiel für unser Engagement, Bildung und Fachwissen zur Verfügung zu stellen, um jeden zu unterstützen, der sich dafür entscheidet, die Umwelt- und Sozialverträglichkeit seiner Produkte durch die Verwendung verantwortungsvoller Materialien zu verbessern“, so Nicole Schram, Global Business Development Manager bei Lenzing.
Quelle: Lenzing AG

ETH-Forschende haben ein elektronisches Garn entwickelt, das Körperbewegungen sehr genau misst. Der Textilsensor kann direkt in Sport- oder Arbeitskleidung integriert werden und sagt die Müdigkeit des Trägers während körperlicher Belastung voraus.

Wer erschöpft ist, verletzt sich leichter – sowohl beim Sport als auch bei körperlicher Arbeit. ETH-Forschende um Carlo Menon, Professor für mobile Gesundheitstechnologien, haben nun einen Textilsensor entwickelt, der in Echtzeit misst, wie erschöpft Menschen während körperlicher Belastung sind. Getestet haben sie den neuen Senor an einer Laufhose. Mit einem Blick auf das Smartphone konnten die Probanden feststellen, wann sie an ihre Belastungsgrenze kommen und besser eine Pause einlegen sollten.

Die von der ETH Zürich zum Patent angemeldete Erfindung könnte den Weg ebnen für eine neue Generation von smarten Kleidern: Denn bei vielen auf dem Markt verfügbaren Produkten werden elektronische Bauteile wie Sensoren, Batterien oder Chips nachträglich an der Kleidung fixiert. Dies macht die Herstellung umständlich, führt zu hohen Preisen und erschwert die Pflege der Produkte.

Im Unterschied dazu wird der Dehnungssensor der ETH-Forschenden direkt in die Stofffasern elastischer und enganliegender Sport- oder Arbeitskleidung integriert, was die industrielle Produktion erleichtert und den Preis senkt. Ein weiterer Vorteil: «Durch den engen Körperkontakt des Sensors können wir Körperbewegungen sehr genau erfassen, ohne dass der Nutzer oder die Nutzerin das bemerkt», sagt Menon.

Ein außergewöhnliches Garn
Wenn Menschen müde werden, bewegen sie sich anders. So auch beim Laufen: Die Schritte werden kürzer und weniger regelmäßig. Diesen Effekt messen die ETH-Forschenden mit ihrem neuen Sensor, der aus einem speziellen Garn besteht. Möglich wird dies durch den Aufbau des Garns: Die innere Faser besteht aus einem leitenden, elastischen Gummi. Spiralförmig um diesen herum wickelten die Forschenden einen steifen Draht, der mit einer dünnen Kunststoffschicht verkleidet ist. «Die beiden Fasern wirken als Elektroden und erzeugen ein elektrisches Feld. Sie bilden gemeinsam einen Kondensator, der eine elektrische Ladung speichern kann, die wir als Kapazität bezeichnen», erklärt Tyler Cuthbert, der als Postdoc in Menons Gruppe forschte und maßgeblich an der Entwicklung beteiligt war.

Die intelligente Laufhose
Stickt man dieses Garn nun auf der Höhe des Oberschenkels auf eine elastische Laufhose wird es beim Laufen in einem gewissen Rhythmus gedehnt und wieder gelockert. Bei jeder Bewegung ändert sich der Abstand zwischen den beiden Fasern und damit auch das elektrische Feld sowie die Kapazität des Kondensators.

Unter normalen Umständen wären diese Kapazitätsschwankungen sehr klein und würden nicht ausreichen, um damit Körperbewegungen messen zu können. Doch die Eigenschaften des Garns sind alles andere als normal: «Im Unterschied zu den meisten anderen Materialien wird es dicker, wenn man daran zieht», erklärt Cuthbert. Dadurch wird das Garn sehr viel sensibler gegenüber kleinsten Bewegungen. Dehnt es sich geringfügig aus, entstehen deutlich messbare Schwankungen in der Kapazität des Sensors. Bereits subtile Veränderungen im Laufverhalten können so gemessen und ausgewertet werden.

Doch wie kann man daraus die Müdigkeit einer Person ableiten? In einem früheren Forschungsprojekt haben Cuthbert und Menon eine Reihe von Probanden beim Laufen beobachtet, während sie eine Laufhose mit einem ähnlichen Sensor trugen. Sie zeichneten auf, wie sich die elektrischen Signale des Sensors bei zunehmender Müdigkeit änderten. Aus diesem Muster haben die Forschenden dann ein Modell erstellt, das die Erschöpfung von Läufern vorhersagt und auch für den neuen Textilsensor eingesetzt werden kann. Damit das Modell auch außerhalb des Labors zuverlässige Vorhersagen macht, braucht es allerdings noch zahlreiche weitere Tests und eine Menge Bewegungsdaten.

Textilantenne für die kabellose Datenübertragung
Um die elektrischen Signale des Textilsensors ohne Kabel an ein Smartphone zu übertragen, haben ihn die Forschenden mit einer Spulenantenne aus leitendem Garn verbunden, die ebenfalls direkt auf die Laufhose gestickt wurde. «Sensor und Antenne bilden zusammen einen elektrischen Schaltkreis, der vollständig in der Kleidung integriert ist», sagt Valeria Galli, Doktorandin in Menons Gruppe.

Das elektrische Signal des Dehnungssensors führt nun dazu, dass die Antenne ein Signal in einer bestimmten Frequenz aussendet, das von einem Smartphone gelesen werden kann. Wird der Sensor während des Laufens bewegt, entsteht ein Signalmuster mit einer ständig schwankend Frequenz, die von einer App in Echtzeit aufgezeichnet und ausgewertet werden kann. Dies ist allerdings Zukunftsmusik und erfordert noch einiges an Entwicklungsarbeit.

Anwendungen im Sport und am Arbeitsplatz
Aktuell arbeiten die Forschenden daran, aus dem Prototyp ein marktreifes Produkt zu machen. Dafür bewerben sie sich um eines der begehrten Pioneer Fellowship der ETH Zürich. «Unser Ziel ist, intelligente Kleidung günstiger herzustellen und damit einer breiteren Öffentlichkeit zugänglich zu machen», sagt ETH-Professor Menon. Anwendungen sieht Menon dabei nicht nur im Sport, sondern auch am Arbeitsplatz, um ermüdungsbedingten Verletzungen vorzubeugen, oder im Bereich der Rehabilitationsmedizin.

Sich auf kurzfristige Gewinne zu fokussieren, ist nicht nachhaltig. Was können wir also tun, um in die richtige Richtung zu gehen? In allen Branchen die Widerstandsfähigkeit der Effizienz vorziehen.

Wir kaufen billige Produkte im Wissen, dass wir sie bald ersetzen müssen. Wir werfen gebrauchte Gegenstände weg, anstatt sie zu reparieren oder wiederzuverwenden. Arbeitgeber planen in Bezug auf finanzielle Quartale, obwohl sie hoffen, längerfristig bedeutend und stabil zu bleiben. Sogar Länder geben der kurzfristigen Wirtschaftsleistung den Vorrang und stellen das Bruttoinlandsprodukt (BIP) über jeden anderen Indikator.
 
Unsere globale Besessenheit von kurzfristiger wirtschaftlicher Effizienz - und die Frage, wie man sie überwinden kann - ist ein großes Rätsel, über das Minna Halme, Professorin für Nachhaltigkeitsmanagement, die meiste Zeit ihrer Karriere nachgedacht hat. Schon als Studentin an der Wirtschaftshochschule war sie irritiert, wie sehr sich ihr Unterricht auf kurzfristige Ziele konzentrierte.

„Es ging darum, mehr zu verkaufen, die Gewinne der Aktionäre zu maximieren, ökologisch zu wachsen - aber nicht wirklich zu fragen: Warum? Was ist der Zweck von all dem?“, so Halme.
„Selbst mir als 20-Jähriger kam das irgendwie seltsam vor.“

„Was versuchen wir hier zu tun? Versuchen wir, eine bessere Wirtschaft für alle oder für die meisten Menschen zu schaffen? Wessen Leben versuchen wir zu verbessern, wenn wir mehr unterschiedlich verpackte Joghurtsorten oder Kleidung verkaufen, die schnell unmodern ist?“

Halme hat ihre Karriere der Untersuchung dieser Fragen gewidmet. Heute ist sie eine Vordenkerin im Bereich innovativer Geschäftspraktiken und wurde unter anderem als Mitglied des finnischen Expertengremiums für nachhaltige Entwicklung und des Gremiums für globale Nachhaltigkeit der Vereinten Nationen anerkannt.

Ihr oberstes Ziel? Pionierarbeit zu leisten, zu forschen und für alternative Denkweisen einzutreten, die Werte wie langfristige wirtschaftliche Nachhaltigkeit und Widerstandsfähigkeit in den Vordergrund stellen - Alternativen, von denen sie und andere Experten glauben, dass sie allen einen dauerhaften, weitreichenden Nutzen bringen würden.
 
Wie traditionelle Indikatoren versagt haben
Ein Weg, in der unsere Vorliebe für wirtschaftliche Effizienz die Art und Weise prägt, wie wir den allgemeinen Wohlstand oder Status eines Landes messen, ist das BIP. Das ist nicht die Schuld des Erfinders des modernen Konzepts des BIP, der in den 1930er Jahren ausdrücklich davor warnte, es auf diese Weise zu verwenden.

„Das BIP war nie dazu gedacht, uns etwas über das Wohlergehen der Bürger eines Landes zu sagen", sagt Halme. Vor fünfundsiebzig Jahren war es jedoch leicht, beides miteinander zu verwechseln. Viele Länder waren eher bestrebt, ihren Wohlstand unter ihren Bürgern umzuverteilen, und Bevölkerungsumfragen zeigen, dass das BIP bis in die 1970er Jahre häufig mit dem allgemeinen Wohlstand korrelierte.

Doch mit dem Aufkommen eines zunehmend rücksichtsloseren Kapitalismus der freien Marktwirtschaft wurde dies immer weniger der Fall - und die Unzulänglichkeiten des BIP wurden umso deutlicher. „Wir befinden uns in einer Situation, in der die Verteilung des Reichtums mehr und mehr zu denjenigen wandert, die bereits über Kapital verfügen. Diejenigen, die es nicht haben, befinden sich in einer rückläufigen wirtschaftlichen Position", sagt Halme. Tatsächlich besitzen die reichsten 1 % der Weltbevölkerung heute fast die Hälfte des weltweiten Vermögens.

„Einige Regierungen, wie die finnische, berücksichtigen zwar Indikatoren für den ökologischen und sozialen Fortschritt. Aber keiner wird als so wichtig für die Entscheidungsfindung angesehen wie das BIP", sagt Halme - und das BIP gilt auch als Maßstab für den Erfolg einer Regierung. Diese Einstellung versucht Halme durch ihre Arbeit als Beraterin der finnischen Regierung zu Nachhaltigkeitspraktiken sowie durch ihre eigene Forschung zu ändern.

Wo die Industrie versagt hat
Unsere oft ausschließliche Konzentration auf die Ökonomie - und insbesondere darauf, so schnell und effizient wie möglich Gewinne zu erzielen - vermittelt kein klares Bild davon, wie es allen in einer Gesellschaft geht. Schlimmer noch, es hat die Industrie ermutigt, mit einer kurzfristigen Perspektive zu handeln, die zu längerfristigen Problemen führt.
 
Fast Fashion ist ein Beispiel dafür. Gegenwärtig sind die Lieferketten für Bekleidung - wie die der meisten Waren - linear. Die Rohstoffe kommen von einem Standort und werden Schritt für Schritt verarbeitet, in der Regel in verschiedenen Produktionsstätten auf der ganzen Welt, wobei Materialien, Energie und Transportmittel verwendet werden, die „billig“ sind, weil ihre hohen Umweltkosten nicht berücksichtigt werden.

Schließlich werden sie von einem Verbraucher gekauft, der das Produkt vorübergehend trägt, bevor er es wegwirft. Um die Gewinnspannen zu erhöhen, setzt die Branche auf schnell wechselnde Trends. Eine erschreckende Menge dieser Kleidungsstücke landet auf der Mülldeponie - einige davon, bevor sie überhaupt getragen worden sind.

Wie der COVID Lockdown gezeigt haben, ist diese Art linearer Lieferketten nicht belastbar. Und sie sind auch nicht nachhaltig.

Schätzungen zufolge ist die Modebranche derzeit die zweitgrößte Umweltverschmutzungsbranche der Welt und für bis zu 10 % aller Treibhausgasemissionen verantwortlich. Forscher der Aalto-Universität haben festgestellt, dass die Branche jährlich mehr als 92 Millionen Tonnen Deponieabfälle produziert. Bis 2030 wird ein Anstieg auf 134 Millionen Tonnen erwartet.
„Die Verringerung des CO2-Fußabdrucks der Modebranche ist nicht nur gut für die Umwelt, sondern auch für die langfristigen Aussichten der Branche selbst. Mit dieser Art von falschem Effizienzdenken untergräbt man die Grundlage unserer langfristigen Widerstandsfähigkeit sowohl für die Ökologie als auch für die Gesellschaft", sagt Halme.

Um aus dieser Falle herauszukommen, sagen sie und andere Forscher, ist ein kompletter Paradigmenwechsel erforderlich. „Es ist wirklich schwierig, nur an den Rändern zu feilen", sagt sie.
Auf dem Weg zur Resilienz

Mehrere Jahre lang erforschte und studierte Halme die ökologische Effizienz und suchte nach Möglichkeiten, wie Unternehmen mehr Produkte mit weniger Umweltbelastungen herstellen könnten. Doch allmählich wurde ihr klar, dass dies nicht die Antwort ist. Obwohl die Unternehmen durch Innovationen effizientere Produkte und Technologien entwickeln konnten, stieg ihr absoluter Verbrauch an natürlichen Ressourcen weiter an.

„Ich begann zu denken: Wenn nicht Effizienz, was dann?", sagt Halme. Sie erkannte, dass die Lösung in der Resilienz liegt, d. h. in der Förderung von Möglichkeiten, wie Systeme, einschließlich der Umwelt, in der Zukunft fortbestehen und sich sogar regenerieren können, anstatt sie in der Gegenwart weiter zu schädigen.
Die Lösung ist nicht „mehr von allem“, auch nicht von „nachhaltigen“ Materialien. Es ist weniger.

„Die einzige Möglichkeit, Fast Fashion zu verbessern, ist, sie zu beenden“, schreiben Halme und ihre Mitautoren. Das bedeutet, dass Kleidung so gestaltet werden muss, dass sie lange hält, dass Geschäftsmodelle die Wiederverwendung und Reparatur erleichtern und dass dem Upcycling Vorrang eingeräumt wird. Auch die Recyclingsysteme müssen überarbeitet werden, um festzustellen, wann ein Kleidungsstück wirklich ausgedient hat - insbesondere im Hinblick auf synthetische Mischfasern, die schwer zu trennen und abzubauen sind.

Dies würde die derzeitige Konzentration auf kurzfristige Einnahmen über den Haufen werfen. Und, so Halme, dies ist ein weiteres Beispiel dafür, dass wir bessere Möglichkeiten brauchen, um den Erfolg dieser Branchen zu messen, indem wir Faktoren wie Belastbarkeit und Nachhaltigkeit berücksichtigen - und nicht nur kurzfristige Gewinne.
Und obwohl jeder Einzelne etwas bewirken kann, müssen diese Veränderungen letztlich von der Industrie ausgehen.

„Textilien sind ein gutes Beispiel, denn wenn sie schnell kaputt gehen und man keine Reparaturwerkstatt in der Nähe hat oder wenn die Stoffe von so schlechter Qualität sind, dass es keinen Sinn macht, sie zu reparieren, dann ist das für die meisten Menschen ein zu großer Aufwand“, sagt Halme. Die meisten Lösungen sollten also von der Unternehmensseite kommen. Und das Ziel sollte sein, es den Verbrauchern sowohl modisch als auch einfach zu machen, ökologisch und sozial nachhaltige Entscheidungen zu treffen.
 
Was ist erforderlich?
Die ultimative Herausforderung, sagt Lauri Saarinen, Assistenzprofessor an der Aalto der Aalto-Universität für Wirtschaftsingenieurwesen, ist die Frage, wie man zu einem nachhaltigeren Modell gelangt und gleichzeitig die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen erhält. Aber er glaubt, dass es Möglichkeiten gibt.

„Eine Möglichkeit besteht darin, die Produktion lokal zu halten. Wenn wir mit der kostengünstigen Offshore-Fertigung konkurrieren, indem wir die Dinge vor Ort und in einem geschlossenen Kreislauf herstellen, dann haben wir den doppelten Vorteil, indem wir lokal Arbeitsplätze schaffen und uns in Richtung einer nachhaltigeren Lieferkette bewegen“, sagt Saarinen. Wenn beispielsweise Kleidung näher am Verbraucher produziert würde, wäre es einfacher, Kleidungsstücke zur Reparatur zurückzuschicken oder gebrauchte Artikel zurückzunehmen und weiterzuverkaufen.

Lokale Produktion ist ein weiteres Beispiel dafür, dass wir die Methode, mit der wir den gesellschaftlichen Erfolg messen, neu überdenken müssen. Schließlich scheinen Outsourcing und Offshoring zugunsten einer billigeren Produktion kurzfristig die Kosten zu senken, aber dies geschieht zu Lasten dessen, was nach Ansicht von Halme und anderen Experten wirklich wichtig ist: eine längerfristige wirtschaftliche Tragfähigkeit, Widerstandsfähigkeit und Nachhaltigkeit. Es ist nicht einfach, zu dieser Art von Denken überzugehen. Dennoch sehen Saarinen und Halme vielversprechende Signale.
 
Für Finnland verweist Halme beispielsweise auf das Start-up-Unternehmen Menddie, das es leicht und bequem macht, Kleidungsstücke zum Reparieren oder Ändern wegzuschicken. Sie hebt auch die Bekleidungs- und Lifestyle-Marke Marimekko hervor, die ihre gebrauchten Kleidungsstücke in einem Online-Secondhand-Shop weiterverkauft, sowie das Label Anna Ruohonen, ein Konzept für Maßanfertigungen und Kunden auf Abruf, bei dem keine überschüssigen Kleidungsstücke entstehen.

Genau diese Art von Projekten findet Halme interessant - und sie hofft, mit ihrer Arbeit sowohl für diese zu werben als auch Pionierarbeit zu leisten.
„Momentan haben diese Veränderungen noch nicht zu einer echten Transformation geführt“, sagt sie. Auf globaler Ebene sind wir noch weit von einem echten Wandel hin zu längerfristiger Resilienz entfernt. Aber das könne sich, wie sie betont, schnell ändern. Schließlich hat sich das in der Vergangenheit auch bereits geändert: „Man muss sich nur ansehen, was uns hierhergebracht hat.“

„Das Streben nach Wirtschaftswachstum wurde in relativ kurzer Zeit - nur über etwa sieben Jahrzehnte - zu einem so dominanten Schwerpunkt“, sagt sie. Der Wandel hin zu einer längerfristigen Resilienz ist durchaus möglich. Wissenschaftler und Entscheidungsträger müssen nur ihr Hauptziel auf langfristige Widerstandsfähigkeit umstellen. Die Kernfrage ist, ob unsere mächtigsten Wirtschaftsakteure klug genug sind, dies zu tun.
 
Im Rahmen ihrer Forschung hat Halme Projekte geleitet, die Pionierarbeit für die Art von Veränderungen leisten, die die Modeindustrie vornehmen könnte. Gemeinsam mit ihrer Aalto-Kollegin Linda Turunen hat sie beispielsweise kürzlich ein Messverfahren entwickelt, mit dem die Modeindustrie die Nachhaltigkeit eines Produkts klassifizieren könnte. Dabei wird gemessen, wie haltbar das Produkt ist, wie leicht es recycelt werden kann und ob bei der Herstellung gefährliche Chemikalien verwendet werden - was den Verbrauchern bei der Kaufentscheidung helfen könnte. Ihre Kollegen haben vor kurzem eine Ausstellung kuratiert, in der gezeigt wurde, was wir in einer nachhaltigen Zukunft tragen könnten, z. B. eine Lederalternative, die aus weggeworfenen Blumenstecklingen hergestellt wird, oder modulare Designs, mit denen ein und dasselbe Kleidungsstück mehrfach verwendet werden kann, indem z. B. ein Rock in ein Hemd verwandelt wird.

Da all dies längerfristiges Denken, Innovation und Investitionen erfordert, ist die Industrie zurückhaltend, diese Veränderungen vorzunehmen, sagt Halme. Eine Möglichkeit, die Industrie zu einem schnelleren Wandel zu bewegen, ist die Regulierung. In der Europäischen Union beispielsweise müssen Unternehmen mit mehr als 500 Mitarbeitern aufgrund einer aktualisierten Reihe von Richtlinien nun über eine Reihe von Faktoren der Unternehmensverantwortung Bericht erstatten, die von den Auswirkungen auf die Umwelt bis zur Behandlung der Mitarbeiter reichen. Diese Vorschriften werden nicht nur dazu beitragen, Verbraucher, Investoren und andere Interessengruppen über die Rolle eines Unternehmens bei globalen Herausforderungen zu informieren. Sie werden auch dazu beitragen, Investitionsrisiken zu bewerten und abzuwägen, ob ein Unternehmen die notwendigen Maßnahmen ergreift, um langfristig finanziell stabil zu sein.

Während einer Schwangerschaft geben regelmäßige Medizinchecks Auskunft über die Gesundheit und Entwicklung der Schwangeren und des Kindes. Doch die Untersuchungen bieten nur Momentaufnahmen des Zustands, was vor allem im Risikofällen gefährlich werden kann. Um in dieser sensiblen Phase bequemes und kontinuierliches Monitoring zu ermöglichen, plant ein internationales Forschungskonsortium die Technologie der Smart Textiles weiterzutreiben. Ein mit feiner Elektronik versehenes Pflaster soll Vitaldaten sammeln und auswerten können. Zusätzlich sollen die Sensoren in Baby-Kleidung integriert werden, um unter höchster Datensicherheit die Zukunft des medizinischen Monitorings von Neugeborenen zu verbessern.
 
Mit dem Beginn einer Schwangerschaft geht eine Phase intensiver Gesundheitsüberwachung des Kindes und der schwangeren Person einher. Herkömmliche Vorsorge-Untersuchungen mit Ultraschallgeräten zeichnen jedoch nur Momentaufnahmen des jeweiligen Zustands auf und erfordern vor allem bei Risikoschwangerschaften häufige Besuche bei Ärzt*innen. Mit Hilfe von neuartigen Wearables und Smart Textiles planen Forschende im EU-geförderten Projekt Newlife, ein dauerhaftes geburtsmedizinisches Monitoring im Alltag zu ermöglichen.
 
Ein Ziel des Konsortiums aus 25 Partner*innen ist es, ein biokompatibles, dehnbares und flexibles Patch zu entwickeln, um den Verlauf der Schwangerschaft und die Entwicklung des Embryos kontinuierlich zu überwachen. Ähnlich wie ein Pflaster soll das Patch auf der Haut der schwangeren Person angebracht werden, mittels miniaturisierter Sensoren (z.B. Ultraschall) permanent Vitaldaten aufzeichnen und via Bluetooth an ein Endgerät, beispielsweise ein Smartphone übermitteln.

Moderne Medizintechnik setzt schon seit einiger Zeit auf die Technologie der Smart Textiles und intelligente Wearables, um Patient*innen anstelle einer stationären Überwachung ein komfortables Dauer-Monitoring von Zuhause zu bieten. Am Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikroelektronik IZM bringt das Team rund um Christine Kallmayer diese Technologie zur anwendungsbezogenen Umsetzung und profitiert dabei von langjähriger Erfahrung mit Integrationstechnologien in flexible Materialien. Beim integrierten Patch setzen die Forschenden auf thermoplastische Polyurethane als Basismaterialien, in die Elektronik und Sensorik eingebettet werden. Dadurch wird sichergestellt, dass das Tragegefühl einem handelsüblichen Pflaster entspricht statt einer starren Folie. Damit das geburtsmedizinische Monitoring unmerkbar und bequem für Schwangere und das Ungeborene verläuft, plant das Projektkonsortium innovative Ultraschallsensoren auf MEMS-Basis direkt in das PU-Material zu integrieren. Über unmittelbaren Hautkontakt sollen die miniaturisierten Sensoren Daten aufnehmen. Dehnbare Leiterbahnen aus TPU-Material sollen die Informationen dann zur Auswerteelektronik und schlussendlich zu einer drahtlosen Schnittstelle weiterleiten, so dass Ärzt*innen und Hebammen alle relevanten Daten in einer App einsehen können. Zusätzlich zum Ultraschall planen die Forschenden weitere Sensoren wie Mikrofone und Temperatursensoren sowie Elektroden einzubauen.
 
Auch nach der Geburt kann die neue Integrationstechnologie von großem Nutzen für die Medizintechnik sein: Mit weiteren Demonstratoren plant das Newlife-Team das Monitoring von Neugeborenen zu ermöglichen. Sensoren für ein kontinuierliches EKG, Überwachung der Atmung und Infrarot-Spektroskopie zur Beobachtung der Gehirn-Aktivität sollen in das weiche Textil eines Baby-Bodys und eines Mützchens integriert werden. „Besonders für Frühchen und Neugeborene mit gesundheitlichen Risiken ist das Remote-Monitoring eine sinnvolle Alternative zum stationären Aufenthalt und kabelgebundener Überwachung. Dafür müssen wir einen bisher unvergleichlichen Komfort der hauchdünnen Smart Textiles gewährleisten: Es darf keine Elektronik spürbar sein. Zusätzlich muss das gesamte Modul extrem zuverlässig sein, da die smarten Textilien Waschgänge problemlos überstehen sollten“, erklärt die Projekt-Verantwortliche am Fraunhofer IZM Christine Kallmayer.
 
Zur externen Überwachung wird im Projekt außerdem an Möglichkeiten geforscht, durch Kameradaten und Sensorik im Baby-Bett Aussagen über Gesundheitszustand und Wohlbefinden des Kindes abzuleiten. Sobald die Hardware-Basis von Patch, textiler Elektronik und Sensor-Bett aufgebaut und getestet ist, werden die Projektpartner*innen noch einen Schritt weitergehen: Mittels Cloud-basierter Lösungen sollen KI und maschinelles Lernen die Anwendung für medizinisches Personal erleichtern und höchste Sicherheit der Daten gewährleisten.

Forscher der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) haben faserähnliche Pumpen entwickelt, die es ermöglichen, Hochdruck-Fluidkreisläufe in Textilien einzuweben, ohne dass eine externe Pumpe benötigt wird. Weiche, stützende Exoskelette, thermoregulierende Kleidung und immersive Haptik können so von Pumpen angetrieben werden, die in den Geweben der Vorrichtungen selbst eingenäht sind.

Viele flüssigkeitsbasierte, tragbare Hilfstechnologien benötigen heute eine große und laute Pumpe, die unpraktisch - wenn nicht gar unmöglich - in die Kleidung integriert werden kann. Dies führt zu einem Widerspruch: Tragbare Geräte sind routinemäßig an untragbare Pumpen gebunden. Forscher des Soft Transducers Laboratory (LMTS) an der School of Engineering haben nun eine elegante und einfache Lösung für dieses Dilemma entwickelt.

„Wir präsentieren die weltweit erste Pumpe in Form einer Faser, also eines Schlauches, der seinen eigenen Druck und Durchfluss erzeugt“, so LMTS-Chef Herbert Shea. "Jetzt können wir unsere Faserpumpen direkt in Textilien und Kleidung einnähen und herkömmliche Pumpen hinter uns lassen." Die Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift Science veröffentlicht.

Leicht, leistungsstark ... und waschbar
Sheas Labor hat eine lange Tradition in der zukunftsweisenden Fluidik. Im Jahr 2019 stellten sie die erste dehnbare Pumpe der Welt her.

„Diese Arbeit baut auf unserer vorherigen Generation von Soft-Pumpen auf“, erläutert Michael Smith, ein LMTS-Post-Doktorand und Hauptautor der Studie. „Das Faserformat ermöglicht es uns, leichtere und leistungsstärkere Pumpen herzustellen, die besser mit tragbarer Technologie kompat-bel sind.“

Die LMTS-Faserpumpen nutzen ein Prinzip namens Ladungsinjektion-Elektrohydrodynamik (EHD), um einen Flüssigkeitsstrom ohne bewegliche Teile zu erzeugen. Zwei schraubenförmige Elektroden, die in die Pumpenwand eingebettet sind, ionisieren und beschleunigen die Moleküle einer speziellen, nicht leitenden Flüssigkeit. Die Ionenbewegung und die Form der Elektroden erzeugen einen Netto-Fluidstrom, der geräuschlos und ohne Vibrationen arbeitet und nur ein handtellergroßes Netzteil und eine Batterie benötigt.

Um die einzigartige Struktur der Pumpe zu erreichen, entwickelten die Forscher ein neuartiges Herstellungsverfahren, bei dem Kupferdrähte und Polyurethanfäden um einen Stahlstab gewickelt und dann durch Hitze verschmolzen werden. Nachdem der Stab entfernt wurde, können die 2 mm dicken Fasern mit herkömmlichen Web- und Nähtechniken in Textilien integriert werden.

Die einfache Konstruktion der Pumpe hat eine Reihe von Vorteilen. Die benötigten Materialien sind preiswert und leicht verfügbar, der Herstellungsprozess lässt sich leicht skalieren. Da die Höhe des von der Pumpe erzeugten Drucks direkt mit ihrer Länge zusammenhängt, können die Schläuche auf die jeweilige Anwendung zugeschnitten werden, um die Leistung zu optimieren und gleichzeitig das Gewicht zu minimieren. Die robuste Konstruktion kann auch mit herkömmlichen Waschmitteln gereinigt werden.

Vom Exoskelett zur virtuellen Realität
Die Autoren haben bereits gezeigt, wie diese Faserpumpen in neuen und spannenden tragbaren Technologien eingesetzt werden können. So können sie beispielsweise heiße und kalte Flüssigkeiten durch Kleidungsstücke zirkulieren lassen, die in Umgebungen mit extremen Temperaturen oder in therapeutischen Umgebungen zur Behandlung von Entzündungen und sogar zur Optimierung sportlicher Leistungen eingesetzt werden.

„Diese Anwendungen erfordern ohnehin lange Schläuche, und in unserem Fall sind die Schläuche die Pumpe. Das bedeutet, dass wir sehr einfache und leichte Flüssigkeitskreisläufe herstellen können, die bequem und angenehm zu tragen sind“, erklärt Smith.

In der Studie werden auch künstliche Muskeln aus Stoff und eingebetteten Faserpumpen beschrieben, die als Antrieb für weiche Exoskelette verwendet werden könnten, um Patienten beim Bewegen und Gehen zu helfen.

Die Pumpe könnte sogar eine neue Dimension in die Welt der virtuellen Realität bringen, indem sie das Temperaturempfinden simuliert. In diesem Fall tragen die Nutzer einen Handschuh mit Pumpen, die mit heißer oder kalter Flüssigkeit gefüllt sind, so dass sie die Temperaturveränderungen als Reaktion auf den Kontakt mit einem virtuellen Objekt spüren können.

Aufgepumpt für die Zukunft
Die Forscher sind bereits dabei, die Leistung ihres Geräts zu verbessern. "Die Pumpen funktionieren bereits gut, und wir sind zuversichtlich, dass wir mit weiteren Arbeiten weitere Verbesserungen in Bereichen wie Effizienz und Lebensdauer erzielen können", sagt Smith. Es wurde bereits damit begonnen, die Produktion der Faserpumpen zu erhöhen, und das LMTS plant auch, sie in komplexere tragbare Geräte einzubauen.

„Wir sind überzeugt, dass diese Innovation die Wearable Technology entscheidend verändern wird“, sagt Shea.

Interview zur Messelandschaft für Bodenbeläge in Deutschland

Die Auswirkungen der Corona-Pandemie waren in nahezu allen Bereichen des gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Lebens spürbar. Insbesondere die Messebranche war stark betroffen, viele Veranstaltungen wurden abgesagt oder verschoben. Mit der Rückkehr zur Normalität stellt sich die Frage, welche Bedeutung Leitmessen in der Post-Corona-Ära haben werden und wie sich der Wettbewerb zwischen verschiedenen Veranstaltern entwickelt. Textination hat für seine Interviewreihe KLARTEXT bei Frau Sonia Wedell-Castellano, Global Director der DOMOTEX Events nachgefragt.

 

Nachdem die DOMOTEX pandemiebedingt 2021 und 2022 nicht stattfinden konnte, meldete sich die Messe 2023 mit einer erfolgreichen Veranstaltung wieder zurück. Dennoch hat sich die Zahl der Aussteller im Vergleich zu 2020 nahezu halbiert. Wie schätzen Sie die künftige Bedeutung von Leitmessen ein, nachdem sich die Branche über einen langen Zeitraum mit Onlinemeetings und Reisebeschränkungen arrangieren musste?

Ich denke, man darf nicht vergessen, dass es die erste DOMOTEX seit Ausbruch der Pandemie war, noch dazu während einer Zeit, in der die globale wirtschaftliche Lage eher schwierig ist. Natürlich hat diese Situation bei einigen Unternehmen für Zurückhaltung gesorgt, was eine Teilnahme an der DOMOTEX 2023 betraf, sodass wir noch nicht alle Unternehmen als Aussteller zurück auf der Messe begrüßen konnten. Zusätzlich herrschten zu Jahresbeginn, z.B. in China, noch erhebliche Reisebeschränkungen, die es unseren Ausstellern einfach erschwert haben, an einer Messe im Ausland teilzunehmen. Was unsere Erwartungen für die nächste Veranstaltung betrifft, kann ich sagen, dass viele Unternehmen – auch solche, die dieses Jahr nicht ausgestellt haben – ihr Interesse mitgeteilt haben, auf der DOMOTEX 2024 wieder dabei sein zu wollen.

Wir sind uns sicher, dass Leitmessen und Messen im Allgemeinen auch künftig von großer Bedeutung bleiben werden! Auf digitalen Events kann man vielleicht Bestandskunden pflegen, aber keine Neukunden generieren. Im Mittelpunkt der DOMOTEX stehen Produkte zum Anfassen, steht das haptische Erleben vor Ort. Das kann man nicht in die digitale Welt übertragen. Auch die zufälligen Begegnungen am Stand oder in den Hallen passiert digital nicht. Eine Messe lebt aber von der persönlichen Begegnung, dem persönlichen Austausch. Geschäfte werden zwischen Menschen, nicht zwischen Bildschirmen gemacht. Sowohl Aussteller als auch Besucher*innen haben uns ganz klar gesagt, dass sie die DOMOTEX als Präsenzmesse wollen und brauchen.

 

Der Internationalisierungsgrad der DOMOTEX-Besucher lag in den letzten drei Veranstaltungsjahren vor der Pandemie zwischen 62 und 67 Prozent; 2023 erreichte er sogar 69 Prozent. Würden Sie zustimmen, dass internationale Leitmessen in Deutschland primär nur noch eine Bedeutung für exportorientierte Unternehmen haben? Und was bedeutet das für die Wirtschaftlichkeit von Messen?

Sicherlich sind internationale Leitmessen in Deutschland gerade für exportorientierte Unternehmen besonders interessant, aber eben nicht ausschließlich. An der Wirtschaftlichkeit von Messen ändert das erstmal gar nichts. Wir erwirtschaften unseren Umsatz mit all unseren Ausstellern, unabhängig davon ob diese exportorientiert oder nur am DACH-Raum interessiert sind. Daher liegen uns zufriedene Aussteller sehr am Herzen. Und zufrieden ist ein Austeller dann, wenn er gute Geschäfte bzw. gute Kontakte auf unseren Messen knüpfen kann. Dabei kommt es immer mehr auf die richtige Qualität der Besucher*innen an, weniger auf die Quantität. Alle unsere Aussteller begrüßen internationale Besucher*innen dabei jedenfalls sehr!

 

Für die Messeausgabe 2024 hat die Deutsche Messe mitgeteilt, ihr DOMOTEX-Konzept geändert zu haben und auf jährlich unterschiedliche Schwerpunkte zu setzen: Carpet & Rugs in den ungeraden und Flooring in den geraden Jahren. Flooring umfasst Holz- und Laminatböden, Parkett, Designböden, elastische Bodenbeläge, Teppichböden, Outdoor-Böden sowie Anwendungs- und Verlegetechnik. Carpet & Rugs steht für handgefertigte Teppiche und Läufer sowie für maschinengewebte Teppiche.

Dennoch sagen Sie, dass insbesondere der Bereich Carpet & Rugs eine jährliche Präsentationsplattform benötigt, während sich der Bereich der Bodenbeläge aufgrund längerer Innovationszyklen alle zwei Jahre eine DOMOTEX als zentrale Plattform der Branche wünsche. Bedeutet das nicht eigentlich, dass die Bodenbeläge nur jedes zweite Jahr in Hannover sind, die Teppiche jedoch weiterhin jährlich in Hannover ausstellen? Könnten Sie das klarstellen?

2024 und in allen geraden Jahren findet die DOMOTEX – Home of Flooring statt: Das ist eine DOMOTEX mit allen Ausstellern, so wie wir sie aus der Vergangenheit kennen. Also von Fischgrätparkett über Outdoorbeläge bis hin zu orientalischen Teppichen und zeitgenössischen Designs – alles, unter einem Dach. In den ungeraden Jahren, also ab 2025, gibt es dann die DOMOTEX – Home of Carpets and Rugs, mit Fokus auf Anbieter abgepasster Teppiche.

Der Hintergrund ist der, dass sich die Industrie mit den Hartbelägen eine DOMOTEX alle zwei Jahre gewünscht hatte. Nach der diesjährigen DOMOTEX haben sich die Anbieter abgepasster Teppiche wiederum klar für eine jährliche Plattform ausgesprochen. Mit unserem neuen Fokusmodell erfüllen wir die Bedürfnisse, die vom Markt an uns herangetragen werden.

 

Die Messe Frankfurt hat für die Heimtextil im kommenden Jahr ein neues Produktsegment ausgerufen – interessanterweise unter dem Namen Carpets & Rugs. Während im geraden Jahr 2024 bei der DOMOTEX die Parole Flooring lautet, bietet die Heimtextil einen alternativen Messeplatz für die Teppiche. Wie beurteilen Sie diese Situation - müssen sich Aussteller nun zwischen Hannover und Frankfurt entscheiden und was bedeutet das für das geteilte Konzept?

Nein, Aussteller aus dem Bereich der Teppiche müssen sich künftig nicht zwischen Hannover und Frankfurt entscheiden – denn die DOMOTEX ist und bleibt das Zuhause der gesamten Branche, auch in den geraden Jahren! Home of Flooring bedeutet bei der DOMOTEX wie vorhin erläutert, dass wir das gesamte Spektrum aus Bodenbelägen und Teppichen darbieten.

Was aber noch wichtiger ist: Wir haben von Ausstellern, aber auch vielen Besucher*innen gespiegelt bekommen, dass sich der Markt keine weitere Aufspaltung wünscht. Durch die vielen (kleinen) Events macht sich die Bodenbelagsbranche nur selbst Konkurrenz. Plakativ ausgedrückt: Wenn auf zehn Veranstaltungen immer nur ein Teil der Aussteller teilnimmt, kann das nicht wirklich funktionieren. Es fehlt die kritische Masse. Eine Messe ist immer nur so gut wie die Teilnehmer*innen und diesen fehlt oftmals die Zeit mehrere Veranstaltungen zu besuchen.     

 

Eine weitere Neuerung für die DOMOTEX ist der Länderfokus. Was versprechen Sie sich davon und warum fiel Ihre Wahl für 2024 auf „Insight Italy“?

Mit unserer neuen Sonderschau möchten wir die Neugier unserer Besucher*innen – vor allem bei Handel, Architekten und Objekteuren – wecken und den internationalen Charakter der DOMOTEX hervorheben. Denn was ist spannender als ein Land intensiv kennenzulernen?  

Das INSIGHT-Konzept stellt daher künftig zu jeder DOMOTEX – Home of Flooring ein anderes Land vor. Auf speziellen Ausstellungsbereichen werden Innovationen und Produkte ausgestellt, Partnerschaften mit Designern und Hochschulen präsentiert und Trends inszeniert. Zusätzlich werden in der Konferenz Einblicke in den jeweiligen Markt und Referenzen aufgezeigt.  
In 2024 starten wir mit Italien, einem sehr designaffinen und kreativen Land, aus dem viele Trends kommen.

 

Die Deutsche Messe will den Standort Hannover für die Leitmesse DOMOTEX stärken und zusätzliche Messen nur noch in Shanghai und in Gaziantep durchführen. Die Carpet Expo wird es in Istanbul nicht geben. Welchen Einfluss hat die sich verändernde Unternehmenslandschaft hinsichtlich Produktionsländern und Märkten für Ihr internationales Konzept?

Zunächst einmal muss man festhalten, dass sich in der Türkei die Unternehmenslandschaft für Teppiche nicht geändert hat. Hier haben sich lediglich die Verbände dazu entschieden, künftig in Istanbul eine Teppichmesse zu veranstalten. Hintergrund ist die anhaltende Visaproblematik für türkische Aussteller in Deutschland sowie die immens hohe Inflation in der Türkei, die eine Auslandsbeteiligung extrem kostspielig für türkische Unternehmen macht. Wir hätten gern gemeinsam mit den türkischen Verbänden eine Teppichmesse in Istanbul organisiert, aber eben nicht um jeden Preis und nicht zu allein ihren Bedingungen. Hannover ist und bleibt die internationale Plattform der DOMOTEX und diesen Standort werden wir weiter stärken.

Wir beobachten darüber hinaus aber natürlich den weltweiten Markt und halten Augen und Ohren stets offen, für alle unsere Marken im Übrigen. Nur so konnte seinerzeit auch eine heute sehr erfolgreiche DOMOTEX asia/Chinafloor in Shanghai entstehen. Das Potenzial war da, wir waren zur rechten Zeit am rechten Ort. Hätten wir die Chance seinerzeit nicht ergriffen, gäbe es nun in Shanghai dennoch eine starke Bodenbelagsmesse – nur eben von einem unserer Wettbewerber und sie hieße heute nicht DOMOTEX.

Vielen Dank an Frau Sonia Wedell-Castellano für den KLARTEXT.

Die gesundheitsschädlichen Chemikalien PFAS sind mittlerweile in vielen Böden und Gewässern nachweisbar. Die Beseitigung mit herkömmlichen Filtertechniken ist sehr aufwendig und kaum realisierbar. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB setzen im Verbundprojekt AtWaPlas erfolgreich auf eine plasmabasierte Technologie. Kontaminiertes Wasser wird in einen kombinierten Glas- und Edelstahlzylinder eingeleitet und dort mit ionisiertem Gas – dem Plasma – behandelt. Das reduziert die Molekülketten von PFAS und ermöglicht so eine kostengünstige Beseitigung der toxischen Substanz.

Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen, kurz: PFAS (engl.: per- and polyfluoroalkyl substances), haben viele Talente. Sie sind thermisch und chemisch stabil, dabei wasser-, fett- und schmutzabweisend. Dementsprechend findet man sie in vielen alltäglichen Produkten: Pizzakartons und Backpapier sind damit beschichtet, auch Shampoos und Cremes enthalten PFAS. In der Industrie finden sie Verwendung als Lösch- und Netzmittel. In der Landwirtschaft werden sie in Pflanzenschutzmitteln verwendet. Mittlerweile lassen sich Spuren von PFAS auch da nachweisen, wo sie nicht hingehören: im Boden, in Flüssen und im Grundwasser, in Lebensmitteln und im Trinkwasser. So gelangen die schädlichen Stoffe am Ende auch in den menschlichen Körper. Wegen ihrer chemischen Stabilität ist die Beseitigung dieser auch als »Ewigkeitschemikalien« bezeichneten Substanzen bisher mit vertretbarem Aufwand kaum möglich.

Das Verbundprojekt AtWaPlas soll das ändern. Das Akronym steht für Atmosphären-Wasserplasma-Behandlung. Das innovative Projekt wird derzeit am Fraunhofer IGB in Stuttgart gemeinsam mit dem Industriepartner HYDR.O. Geologen und Ingenieure GbR aus Aachen vorangetrieben. Ziel ist die Aufbereitung und Rückgewinnung PFAS-belasteter Wässer mittels Plasma-Behandlung.
Das Forschenden-Team um Dr. Georg Umlauf, Experte für funktionale Oberflächen und Materialien, macht sich dabei die Fähigkeit von Plasma zu Nutze, die Molekülketten von Substanzen anzugreifen. Erzeugt wird das elektrisch leitfähige Gas aus Elektronen und Ionen durch Anlegen von Hochspannung. »In unseren Versuchen mit Plasma ist es gelungen, die Molekülketten von PFAS im Wasser zu verkürzen. Das ist ein wichtiger Schritt hin zu einer effizienten Beseitigung dieser hartnäckigen Schadstoffe«, freut sich Umlauf.

Wasserkreislauf im Edelstahlzylinder
Für das Verfahren nutzen die Fraunhofer-Forschenden einen zylinderförmigen Aufbau. Im Inneren befindet sich ein Edelstahlrohr und dieses dient als Masse-Elektrode des Stromkreises. Ein äußeres Kupfernetz fungiert als Hochspannungselektrode und wird zur Innenseite hin durch ein Dielektrikum aus Glas abgeschirmt. Dazwischen bleibt ein winziger Spalt, der mit einem Luft-Gemisch gefüllt ist. Durch Anlegen von mehreren Kilovolt Spannung verwandelt sich dieses Luft-Gemisch in Plasma. Für das menschliche Auge wird es durch das charakteristische Leuchten und das Entladen in Form von Blitzen sichtbar.

Im Reinigungsprozess wird das mit PFAS kontaminierte Wasser am Boden des Stahltanks eingeleitet und nach oben gepumpt. Im Spalt zwischen den Elektroden fließt es nach unten und durchquert dabei die elektrisch aktive Plasma-Atmosphäre. Beim Entladen bricht das Plasma die PFAS-Molekülketten auf und verkürzt sie. Das Wasser wird in einem geschlossenen Kreislauf immer wieder durch den stählernen Reaktor und die Plasma-Entladezone im Spalt gepumpt, jedes Mal werden die PFAS-Molekülketten weiter reduziert bis zu einer vollständigen Mineralisierung. »Im Idealfall werden die schädlichen PFAS-Stoffe so gründlich beseitigt, dass sie in massenspektrometischen Messungen nicht mehr nachweisbar sind. Damit werden auch die strengen Regularien der Trinkwasserverordnung in Bezug auf die PFAS-Konzentration erfüllt«, sagt Umlauf.

Gegenüber herkömmlichen Methoden wie beispielsweise der Filterung mit Aktivkohle weist die am Fraunhofer IGB entwickelte Technologie einen entscheidenden Vorteil auf: »Aktivkohlefilter können die schädlichen Stoffe zwar binden, sie aber nicht beseitigen. Somit müssen die Filter regelmäßig ausgetauscht und entsorgt werden. Die AtWaPlas-Technologie dagegen kann die schädlichen Substanzen rückstandsfrei eliminieren und arbeitet dabei sehr effizient und wartungsarm«, erläutert Fraunhofer-Experte Umlauf.

Echte Wasserproben statt synthetischer Laborprobe
Um echte Praxisnähe zu gewährleisten, testen die Fraunhofer-Forschenden die Plasma-Reinigung gewissermaßen unter erschwerten Bedingungen. Konventionelle Testverfahren arbeiten mit perfekt sauberem Wasser und im Labor synthetisch angerührten PFAS-Lösungen. Das Forschenden-Team in Stuttgart dagegen verwendet echte Wasserproben, die aus PFAS-kontaminierten Gebieten stammen. Die Proben werden vom Projektpartner HYDR.O. Geologen und Ingenieure GbR aus Aachen zugeliefert. Das Unternehmen hat sich auf Altlastensanierung spezialisiert und führt daneben hydrodynamische Simulationen durch.

Die realen Wasserproben, mit denen Umlauf und sein Team arbeiten, enthalten daher neben PFAS auch weitere Partikel, Schwebstoffe und organische Trübungen. »Auf diese Weise stellen wir sicher, dass AtWaPlas seinen Reinigungseffekt nicht nur mit synthetischen Laborproben, sondern auch unter realen Bedingungen mit wechselnden Wasserqualitäten unter Beweis stellt. Zugleich können wir die Prozessparameter laufend anpassen und weiterentwickeln«, erklärt Umlauf.

Die Plasma-Methode lässt sich auch für den Abbau anderer schädlicher Substanzen einsetzen. Darunter fallen etwa Rückstände von Medikamenten im Abwasser, Pestizide und Herbizide, aber auch Industriechemikalien wie Cyanide. Daneben kommt AtWaPlas auch für die umweltschonende und kostengünstige Aufbereitung von Trinkwasser in mobilen Anwendungen infrage.

Das Verbundprojekt AtWaPlas startete im JuIi 2021. Nach den erfolgreichen Versuchsreihen im Technikums-Maßstab mit einem 5-Liter-Reaktor arbeitet das Fraunhofer-Team gemeinsam mit dem Verbundpartner daran, das Verfahren weiter zu optimieren. Georg Umlauf sagt: »Unser Ziel ist es jetzt, toxische PFAS durch verlängerte Prozesszeiten und mehr Umläufe im Tank vollständig zu eliminieren und die AtWaPlas-Technologie auch für die praktische Anwendung im größeren Maßstab verfügbar zu machen.« Zukünftig könnten entsprechende Anlagen auch als eigenständige Reinigungsstufe in Klärwerken aufgestellt werden oder in transportablen Containern auf kontaminierten Freilandflächen zum Einsatz kommen.