Aus der Branche

Sportschuhe aus Algen, Leggings aus Pilzen, (Diesel-)Öl-Filterung aus dem Wasser, 4D-Textilien, recyclebar, nachhaltig und mit KI – das präsentiert die ITA Group mit drei einzelnen Ständen des ITA Aachen, der ITA AugsburggGmbH und der ITA Technologietransfer GmbH auf dem Gemeinschaftsstand der Firma Elmatex in Halle 12.0 D05.

Das ITA Aachen trägt dem Gedanken der Nachhaltigkeit Rechnung und präsentiert mit seinen Exponate Lösungen für konkrete Probleme der Gegenwart:

1. 4D-Printed Textiles
   4D-Textilien sind textile Strukturen, die ihre Form oder Funktion über die Zeit gezielt verändern können. Die „vierte Dimension“ beschreibt dabei die Reaktion auf äußere Stimuli wie Temperatur, Feuchtigkeit, Licht oder elektrische Impulse. Grundlage sind meist aktive Materialien wie Formgedächtnispolymere, Formgedächtnislegierungen oder hygroskopische Fasern, die in textile Architekturen integriert werden.
   
   Ihre Rolle liegt in der Entwicklung adaptiver, funktionaler Systeme: von klimaregulierender Bekleidung über textilbasierte Aktuatoren in der Soft Robotics bis hin zu selbstentfaltenden oder medizinischen Anwendungen. 4D-Textilien transformieren Textilien von passiven Flächengebilden zu responsiven, intelligenten Systemen. 
2. AlgaeTex Sportschuh
   Algen haben ein immenses Potenzial als Bio-Rohstoff, um Erdöl für künstliche Textilien zu ersetzen: Sie wachsen schnell und können Kohlendioxid effizienter aufnehmen als andere Bio-Rohstoffe, die auf Landpflanzen basieren. Außerdem verbraucht ihr Anbau weniger/unbebaubare Flächen und vermeidet Pestizide. Die Verwendung von Algen als erneuerbare Ressource für die Herstellung von Biopolymeren und Textilien umgeht die Herausforderungen des Wettbewerbs mit niedrigen Kraftstoffpreisen, indem sie höherwertige Anwendungen schafft. Auf diese Weise kann die deutsche Textilindustrie als Katalysator für die Abkehr von fossilen Brennstoffen hin zu einer Bioökonomie wirken, in der Algen eine wichtige Biomassequelle darstellen.
   
   Das Projekt AlgaeTex demonstriert, dass die Herstellung thermoplastischer Biopolymere aus Algen für textile Anwendungen technisch möglich ist. Diese neuartigen Biopolymere werden schmelzgesponnen und zu hochwertigen Textilien verarbeitet, die für die Sportartikelindustrie von Bedeutung sind, wie in etwa für gestrickte Schuhoberflächen oder T-Shirts. 
3. Agrartechnik
   Agrotextilien sind insbesondere für Sonderkulturen wie beispielsweise Erdbeeren, Salate und Kohlrabi von großer Bedeutung, da sie maßgeblichen Einfluss auf die Wachstumsbedingungen haben. So können sie die Bodentemperatur erhöhen, Wasser zu den Pflanzen leiten und die Setzlinge vor allem in frühen Wachstumsphasen vor äußeren Einflüssen schützen. Agrotextilien bestehen nahezu ausschließlich aus petrochemisch hergestellten Polymeren, die nicht biologisch abbaubar sind. Auf dem vorliegenden Demonstrator wird daher ein Krempelvlies ausgestellt, das aus biologisch abbaubaren Polymeren hergestellt wurde und zur Ernteverfrühung auf Erdbeerfeldern eingesetzt wird. In der gleichen Kultur, aber mit anderem Nutzen, ist ein Netz aus Monofilamenten zu sehen, dass durch seine tiefrote Farbe und eine Beschichtung mit feinsten Silikatpartikeln zum Schutz der Pflanzen vor invasiven Insektenarten dient. 
4. Bionic Oil Adsorber
   Auf verschiedenen biologischen Oberflächen wird Öl von Wasseroberflächen adsorbiert und entlang von schwimmenden Blättern transportiert.
   Dieser Effekt wurde von ITA-Postdoc Dr. Leonie Beek mit ihrem Bionic Oil Absorber (BOA) auf ein technisches Textil übertragen, das im Reifegrad 4 bis zu 4 Liter Diesel pro Stunde aus dem Wasser entfernen kann.
   
   Der BOA unterscheidet sich von technischen Lösungen, da die Öl-Wasser-Trennung ohne externe Energie und ohne giftige Substanzen erfolgt. Die Arbeiten zum BOA wurden mit dem Bionik-Award und dem Paul-Schlack-Preis ausgezeichnet. 
5. BioPEtex – PE-basiertes, spinngefärbtes und nachhaltiges T-Shirt aus biologischen Rohstoffen
   Auf dem milliardenschweren Fasermarkt dominieren fossile Polyester (PES) mit einem Anteil von 52 % den Bekleidungssektor. Leider kann PET, das am häufigsten verwendete PES, im Gegensatz zu Polyethylen (PE) nicht zu 100 % biobasiert in industriellem Maßstab hergestellt werden. Biobasiertes PE (bioPE), ein Drop-in-Polymer, das aus fermentierten Stärken oder Zuckern gewonnen wird, entspricht in seinen Eigenschaften dem fossilen PE und ist leicht recycelbar. Es ist außerdem kostengünstiger als andere, in Fasern verwendete Biopolymere und kann bei niedrigeren Temperaturen verarbeitet werden, was Energie spart. Spinngefärbtes bioPE bietet erhebliche Umweltvorteile: Es verbraucht 50 % weniger Energie und Wasser als herkömmliche Färbeverfahren und emittiert 60 % weniger CO2.
   
   Lebenszyklusanalysen (LCA) sagen voraus, dass PE den ökologischen Fußabdruck der Textilindustrie erheblich reduzieren könnte, wobei spinngefärbtes BioPE diese Reduzierung noch verstärkt. Darüber hinaus sind PE-Textilien IR-transparent und sorgen so für eine passive Kühlung des Körpers.
   
   Trotz dieser Vorteile wird PE noch nicht in der Bekleidungsindustrie eingesetzt. Vorläufige Forschungsergebnisse des ITA deuten darauf hin, dass PE zu gesponnenen, gefärbten Filamenten und gestrickten Mustern mit vielversprechender Textur verarbeitet werden kann. Das ausgestellte T-Shirt ist gesponnen und gefärbt und verfügt über eine elastische Oberfläche aus biobasierten Rohstoffen. Eine biobasierte elastische Ausrüstung wertet das T-Shirt auf, das aus einer einzigen Quelle stammt und thermomechanisch recycelbar ist. 
6. FungalFibers – Leggings
   Vor dem Hintergrund begrenzter Ressourcen wie Erdöl, Wasser und Ackerland sowie zunehmender Umweltzerstörung und Konfliktpotenzialen besteht ein großes gesellschaftliches und unternehmerisches Interesse daran, wettbewerbsfähige, sozial und ökologisch nachhaltige Rohstoffalternativen für die Textilindustrie bereitzustellen. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer völlig neuen Prozesskette zur Herstellung biobasierter, veganer Textilien aus Chitosanfasern (Filament- und Stapelfasergarnen).
   
   Chitosan ist chemisch eng mit Chitin verwandt, dem nach Cellulose am häufigsten vorkommenden Stoff in der Natur. Es kommt in einer Vielzahl von Quellen natürlich vor: in Insekten, Krabben- und Krebsschalen sowie als strukturbestimmender Bestandteil der Zellwände aller Pilze. Daher kann Chitin aus Nebenprodukten der Produktion von Krabbenfleisch, Insektenprotein oder Pilzbiomasseabfällen aus industriellen Prozessen gewonnen werden. Chitosan seinerseits kann durch Deacetylierung leicht aus Chitin hergestellt werden.
   
   Die ITA Group zeigt unterschiedliche Ansätze des mechanischen und thermo-mechanischen Recyclings und adressiert damit mögliche Anwendungen in der Textil-, Werkstoff- und Automobilindustrie. Die auf das mechanische Textilrecycling spezialisierte ITA Augsburg gGmbH zeigt Innovationen aus den Bereichen Composites, mechanisches Textilrecycling und künstliche Intelligenz in der Produktion. Dazu gehören Schall- und Wärme- isolationsplatten aus dem Projekt „IsoTex“, ein Handtuch aus dem Recyclingprojekt „EcoYarn“ sowie der „ColoSens“-Demonstrator, eine KI-basierte Lösung zur automatisierten Farberkennung von Fasern im Recyclingprozess. Die ITA Technologietransfer GmbH präsentiert das thermo-mechanische Recycling an zahlreichen Beispielen im Fabric2Fabric-Kreislauf. Am Beispiel eines 3D gedruckten Autositz-Demonstrator werden die kreislauffähigen Filamentgarne in einem Sitzbezug eingesetzt.
   
   Zudem zeigt die ITA Technologietransfer GmbH das patentierte Konzept des „Textilen Ankers“, ein innovatives Verankerungssystem zum Schutz und zur Sicherung von Konstruktionen in den geotechnischen Geländen wie in Bergen, im Boden und unter Wasser sowie für den Einsatz im Hochbau. Der textile Anker bietet eine ultraleichte Lösung mit hoher Flexibilität und optimaler Anpassungsfähigkeit und wird aus extrem strapazierfähigen oder aus biologisch abbaubaren und nachhaltigen Textilien hergestellt.

Auf dem „Shared Booth“ der ITA Group informiert die ITA Technologietransfer GmbH über Innovationen verschiedener Industriepartner:

•  technofibres s.a. aus Luxemburg bietet spinngefärbte PET- und nachhaltige trPET-Filamentgarne mit unterschiedlichsten Mattierungsgraden, Filamentquerschnitten und Aufmachungen für individuelle Lösungen auch in kleinsten Losgrößen an und ist damit einmalig in Europa.
•  Idemitsu Kosan Co., Ltd. aus Japan bietet mit Xarec™ eine syndiotaktische Polystyrol-Faser (SPS) für den Einsatz in Stoffen und Nonwovens an. Die Vorteile dieses teilkristallinen Hochleistungswerkstoffe, der durch die Polymerisation von Polystyrol und einem Metallocene Katalysator seine syndiotaktische Struktur erlangt, werden an Nonwovens Demonstratoren für den Filterbereich im Vergleich zu herkömmlichen Materialien aufgezeigt.
• Das schwedische Unternehmen Luma Wire Tech AB ist ein innovativer Spezialist für Feindrähte mit Fachkompetenz im Bereich der modernen Beschichtungstechnik. Jeder Draht – mit einem Durchmesser von 4 bis 300 Mikrometern und hergestellt aus Wolfram, Molybdän oder anderen hochmodernen Werkstoffen – wird individuell auf die spezifischen Anforderungen jedes Kunden zugeschnitten und ist entweder unbeschichtet oder mit Hochleistungsbeschichtungen aus Gold, Silber, Palladium oder anderen Materialien erhältlich.

Fraunhofer UMSICHT verfügt in Dortmund über ein Labor und Technikum für die Entwicklung von Werkstoffen auf Basis von Pilzmyzel und bündelt seine Aktivitäten zur Erforschung von Myzelwerkstoffen unter der Marke FungiFacturing®. Das ehemals als DEZENTRALE bekannte offene Mitmachlabor hat sich zu einem Forschungsstandort mit leistungsstarker Infrastruktur entwickelt, um Myzelmaterial als nachhaltigen Werkstoff zu erschließen.

Im Jahr 2013 entstand die DEZENTRALE in Dortmund als offenes Gemeinschaftslabor für interessierte Bürger*innen – im Projekt LUZI – Labor für urbane Zukunftsfragen und Innovation. Ziel war es, neue und nachhaltige Produkte oder Technologien für Zukunftsfragen zu entwickeln und eine Bürger*innen nahe Forschung zu betreiben.

Das Team von Fraunhofer UMSICHT startete damals mit ersten Versuchen zu Myzelmaterial und Pilzzucht - noch mit Do-it-yourself-Geräten. Mithilfe des Förderprogramms „Nordwärts“ der Stadt Dortmund konnten die Infrastruktur des Labors und die partizipativen Arbeitsansätze z.B. das überregional bekannte Innovative Citizen Festival realisiert werden.  Im Jahr 2019 wurde das erste Projekt zum Thema Schallabsorber auf Basis von Pilzen und Pflanzenfasern mittels 3D-Pastendruck von der Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe gefördert.

Das Potenzial des biobasierten Werkstoffs ist groß – er ist ressourcenschonend, zirkulär und für vielseitige Anwendungen in der Bau-, Verpackungs- oder Automobilindustrie einsetzbar. Myzelwerkstoffe entstehen dadurch, dass sich ein Pilz von einem bestimmten pflanzlichen Substrat ernährt, das Substrat durchwächst und somit stabilisiert. Durch entsprechende Trocknung stirbt der Pilz ab, das Material ist fertig zur Verwendung Weiterverarbeitung.  

Von der Substratentwicklung über den Prototypen bis zur Ökobilanzierung 
Die DEZENTRALE existiert aus diesem Grund nicht mehr als Mitmachlabor, Teile des Makerspaces sind zum Standort Oberhausen von Fraunhofer UMSICHT umgezogen – nutzbar für Forschungsprojekte des Instituts. Spezialist*innen aus den Bereich Biologie, Verfahrenstechnik und Maschinenbau widmen sich nun der Weiterentwicklung der Myzelwerkstoffe und bauten das Technikum für diesen Zweck in Dortmund aus. Für die Bereiche Substrat- und Prototypenentwicklung stehen große Konstantklimakammern, Autoklav, 3D-Keramikdrucker und Wärmeschränke bereit. Die Forschenden wählen passende Substrate aus, entwickeln die geeigneten Rezepturen für den Anwendungsfall und können mittels Trocknung und Inkubation die Prototypen der Myzelmaterialien herstellen. „Uns steht auch ein mikrobiologischer Laborbereich zur Verfügung“, erklärt Lina Vieres, Abteilung Carbon Utilization and Mineralization von Fraunhofer UMSICHT. Werkstoffcharakterisierung und Funktionalisierung des fertigen Materials übernehmen die entsprechenden Abteilungen bei Fraunhofer UMSICHT in Oberhausen. Hier stehen die Themen Brandschutz, Abbaubarkeit oder Wärmeleitfähigkeit und Ökobilanzierungen der neuen Materialien im Mittelpunkt.  

„Wir freuen uns über die sehr gute Ausstattung des Myzeltechnikums, in der wir innovative Myzelmaterialien herstellen und somit die Bioökonomie vorantreiben. Wir können unsere Kund*innen von der Idee bis zum nachhaltigen Werkstoff begleiten und beraten. Außerdem bieten wir auch Fachworkshops oder Vorträge zum Thema an, um individuelle Lösungen zu erarbeiten“, ergänzt Lina Vieres.