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Ist es möglich, aus bisher ungenutzten Abfallströmen Kunststoffrezyklate zu gewinnen, um hochwertige Fasern und Folien herzustellen? Wie gelingt es, biobasierte Polymerfasern mit einstellbarer Bioabbaubarkeit herzustellen? Mit diesen Fragen befassen sich Forschende des Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE im Projekt Zirk-Tex. Gemeinsam entwickeln sie ergänzend zu mechanischen Verfahren innovative Recyclingmethoden, um nachhaltige Dachbahnen und Geokunststoffe herzustellen. Dabei untersuchen sie die komplette Wertschöpfungskette im Pilotmaßstab.

Fraunhofer CCPE – auf dem Weg zur zirkulären Kunststoffwirtschaft
Der Umgang mit Kunststoff muss sich grundlegend ändern. Der Weg zu einer zirkulären Kunststoffwirtschaft, in der weniger fossile Ressourcen entnommen und Produkte länger genutzt werden, ist alternativlos. An dieser Stelle setzt das Cluster Fraunhofer CCPE an. Sechs Fraunhofer-Institute erforschen, wie sich Produkte zirkulär gestalten lassen und wie Plastikmüll in wertvolle Ressourcen verwandelt werden kann. Zum Cluster gehören die Fraunhofer-Institute für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, für Angewandte Polymerforschung IAP, für Chemische Technologie ICT, für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, für Materialfluss und Logistik IML, für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV.

Der Markt für recycelte Kunststoffe, insbesondere Polypropylen (PP) und Polyethylenterephthalat (PET), hat noch viel Potenzial. Die Nachfrage nach nachhaltigen Lösungen wächst, doch die Qualität der verfügbaren Rezyklate muss steigen. Viele Recyclingprozesse scheitern an Störstoffen, die die Aufbereitung erschweren. In der Folge können Rezyklate bislang oftmals nicht mit Neuware konkurrieren. Dies wollen die sechs Institute des Cluster Fraunhofer CCPE gemeinsam mit den Fraunhofer-Instituten für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME und für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB widerlegen und ändern. Im Projekt Zirk-Tex (kurz für zirkuläre textile Flächengebilde) beantworten sie die Frage, ob es möglich ist, aus bisher nicht verwendeten Kunststoffabfällen recycelte Kunststoffe für hochwertige Folien, Vliese und Fasern herzustellen, die sich zu Dachbahnen weiterverarbeiten lassen. In Europa werden jährlich mehrere hundert Millionen Quadratmeter Dachunterdeckungen verlegt.

Gleichzeitig haftet Biopolymeren oft noch der Makel an, dass sie für anspruchsvolle technische Anwendungen nicht die notwendigen Eigenschaften besitzen. Im zweiten Use Case des Vorhabens ist es den Projektpartnern gelungen, aus Biopolymeren – konkret aus Polylactid (PLA) und Polybutylensuccinat (PBS) – schadstofffreie Fasern zur Herstellung bioabbaubarer Geotextilien herzustellen, deren Abbau in der Umwelt einstellbar ist. Solche bioabbaubaren Textilstoffe werden beispielsweise zur temporären Stabilisierung von Hängen und Uferböschungen oder für das Anlegen von Baustraßen benötigt.

Dachbahnen aus PP und PET wirtschaftlich herstellen
„Es ist weniger problematisch, aus Kunststoffrezyklaten beispielsweise Spritzgussbauteile zu produzieren. Aber daraus textile Produkte wie Vliese für Dachbahnen zu fertigen, ist wesentlich schwieriger, da Fadenbildungsprozesse sehr hohe Anforderungen an die Rezyklate stellen. Das Ausgangsmaterial muss homogen und komplett frei von Verunreinigungen sein, um gleichmäßig durch feinste Kapillare extrudiert zu werden und nach der Extrusion teilweise sehr hohen Zugkräften standzuhalten“, erläutert Dr. Evgueni Tarkhanov, Wissenschaftler am Fraunhofer IAP, die Herausforderung. „Für die Produktion ist die Verarbeitungsstabilität das A und O.“ Kleinste Schmutzpartikel oder geringfügige Anteile von Fremdpolymeren in extrudierten Filamenten stellen Fehlstellen der Spinnmasse dar und erhöhen die Wahrscheinlichkeit von Filamentabrissen im Herstellungsprozess. Das erneute Auflegen der Filamentbündel auf die Fadenleitorgane kostet Zeit und kann teilweise die Abschaltung der Produktionsmaschinen zur Folge haben, was mit immensen Kosten einhergeht.

Komplette Wertschöpfungskette neu denken
„Um die Dachbahnen aus Post-Consumer-Abfällen herzustellen, sind wir in der Lage, die gesamte Prozesskette für PP und PET im Pilotmaßstab abzubilden: von der Betrachtung der Sortierung (Fraunhofer IOSB) über innovative Recyclingmethoden (Fraunhofer ICT und Fraunhofer IVV) bis hin zur Anwendung. Durch Recycling geeigneter Altkunststoffe entsteht ein Granulat bzw. Compound, das additiviert (Fraunhofer LBF) und dann per Formgebung durch Verspinnen zu Vliesen, Folien oder Membranen weiterverarbeitet wird“, fasst Dr. Christian Schütz, Projektleiter und Wissenschaftler am Fraunhofer LBF, den Ablauf zusammen. Dabei hat das Forscherteam das Potenzial von zwei Recyclingverfahren bewertet: Die PET-Fraktion wurde einer Glykolyse, einem chemischen Recyclingverfahren mit anschließender Repolymerisation unterzogen, während sowohl PP- als auch PET-Fraktionen mittels eines lösungsmittelbasierten Recyclings zurückgewonnen wurden, bei dem eine Aufreinigung erfolgt. Die Rückstände beider Recyclingverfahren wurden durch Pyrolyse weiterverwertet (Fraunhofer UMSICHT). Begleitet wurden die praktischen Arbeiten durch ein Life Cycle Assessment (Fraunhofer UMSICHT) und eine Stoffstromanalyse verfügbarer Materialströme (Fraunhofer IML).

Innovative Recyclingverfahren für sortenreine Rezyklate
Mit dem lösungsmittelbasierten Recyclingverfahren des Fraunhofer IVV konnte das Forscherteam PP von unerwünschten Polymeren und Additiven trennen, wodurch ein nahezu sortenreines Material entstand. Der Abfallstrom enthielt 33 Prozent PP und 67 Prozent Fremdkunststoffe. Nach dem Prozess war Polyethylen (PE) mit einem Anteil von weniger als 2 Prozent das einzige signifikante unerwünschte Polymer. Die Stabilität des PP-Rezyklats (rPP) gewährleistete das Team auch bei hohen Temperaturen während der Verarbeitung. Das gewonnene rPP wurde anschließend am Fraunhofer IAP zu einem Multifilament-Garn versponnen. „Durch die richtige Additivierungsstrategie ist es uns zudem gelungen, die Verarbeitungsstabilität sowohl von PP- als auch von PET-Rezyklaten deutlich zu verbessern“, so Schütz.

Für die Glykolyse von PET, ausgeführt am Fraunhofer ICT, verwendeten die Forschenden PET-Schalen mit 13 Prozent unerwünschten Fremdstoffen. Die Glykolyse ist eine Form der Solvolyse, bei der Ethylenglykol zur Depolymerisation von PET zu Bis(2-hydroxyethyl)terephthalat (BHET) verwendet wird. „Bei der Solvolyse werden die Kunststoffe durch den Einsatz eines Depolymerisations-Reagenzes gezielt in ihre jeweiligen Monomere gespalten“, sagt Schütz. Das entstandene BHET wurde am Fraunhofer IAP zu rPET repolymerisiert und auf einer Pilot-Schmelzspinnanlage zu einem Multifilamentgarn mit 48 Filamenten verarbeitet. Darüber hinaus konnte die Forscherinnen und Forscher zeigen, dass sich dieselbe PET-Fraktion durch ein lösungsmittelbasiertes Recyclingverfahren recyceln lässt. „Sowohl aus PP als auch aus PET konnten wir Fasern für die Herstellung von Vliesstoffen gewinnen, PP zusätzlich auch für die Membranproduktion“, resümiert Tarkhanov.

In der Pyrolyse von Rückständen aus dem lösemittelbasierten Recyclingprozess der PP-Fraktionen wurden ein hoher Pyrolysegasanteil und geringer Koksanteil erhalten. Aus den Rückständen der Solvolyse von PET-Fraktionen konnte Pyrolyseölfraktionen mit hohen Ölanteilen sowie geringen Koksanteilen gewonnen werden. Die Produkte aus beiden Rohstoffströmen lassen sich vielversprechend weiterverwerten.

Zudem ergaben die begleitenden Arbeiten, dass geeignete und ausreichende Mengen an PP und PET vorhanden sind, aber die Logistik und Sortierung für den Zugriff darauf noch aufgebaut werden muss. Die aggregierten Ergebnisse der LCA zeigten, dass die Wertschöpfungskette des Fraunhofer-CCPE-Verfahrens sowohl für Biopolymere als auch für Rezyklate eine bessere Klimabilanz aufweist als die Verwendung von Neukunststoffen. „Wir konnten erfolgreich zeigen, dass auch bislang ungenutzte Stoffströme zur Herstellung hochqualitativer Werkstoffe auf Rezyklatbasis eine reale Option darstellen“, fasst Schütz diesen Teil des Projekts zusammen.

Bioabbaubare Geotextilien aus PLA und PBS
Ist es möglich, Kunststoffe für den Landschaftsbau aus biobasierten Polymeren (PLA und PBS) herzustellen? Können Produkte ohne Umweltprobleme und mit kontrolliertem Abbau hergestellt werden? Wie kann man sicherstellen, dass PLA und PBS während der Nutzung stabil bleiben und sich danach schnell und vollständig abbauen? Diesen Fragen widmet sich das Fraunhofer CCPE im zweiten Use Case des Projekts, das sich auf Geotextilien konzentriert, die für eine kurzfristige Anwendung von weniger als zehn Jahre konzipiert sind und sich daher schnell abbauen müssen. Im Fokus standen die Abbaubarkeit und Ökotoxizität der Biokunststoffe, wobei die Tests mit PLA- und PBS-Neuware durchgeführt wurden. Um die Abbaubarkeit zu prüfen, lagerten die Projektpartner Fasern zweier PBS- und dreier PLA-Typen 25 Wochen lang am Fraunhofer UMSICHT bei 40 Grad Celsius und 90 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit in feuchter Erde. Durch maßgeschneiderte Additive des Fraunhofer LBF gelang es den Forschenden, Zeitpunkt und Verlauf des Abbaus der PLA- und PBS-Fasern einzustellen, signifikant zu beschleunigen und in Zerfallstests nachzuweisen, andererseits aber die Materialeigenschaften bis zum Einsetzen des Abbaus weitgehend zu erhalten. Schütz: „Sowohl für PLA als auch für PBS konnten wir Fasern mit kontrolliertem und einstellbarem Abbauverhalten herstellen. Die Ökotoxizitätstests durch das Fraunhofer IME haben keine Hinweise auf besorgniserregende Effekte gezeigt. Es ergibt sich durch unsere Ergebnisse eine konkrete Entwicklungsperspektive für Geotextilien für lebensnahe Anwendungen, die wir nun gemeinsam mit Industriepartnern weiterverfolgen möchten.“
 
Aufgaben der Partner im Projekt:

• Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT: Untersuchung der Abbauprozesse für die Biopoylmere, Pyrolyse der Restfraktionen aus den eingesetzten Recyclingprozessen
• Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP: Polymerisation von rPET aus BHET, Durchführung von Spinnprozessen
• Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT: Chemisches Recycling – Depoly-merisation von PET zu BHET aus recycelten Stoffströmen
• Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF: Projektleitung, Entwicklung von Additivpaketen für Rezyklate und Biopolymere, Compoundierung
• Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML: Auswahl geeigneter Rohstoffquellen
• Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV: Entwicklung und Durchführung des lösemittelbasierten Recyclings
• Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME: Ökotoxikologische Bewertung
• Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB: auf Maschinellem Lernen basierende Sortierung für PET aus Textilien

Die „sonstigen Produkte zur Wundbehandlung“ sind bis Ende 2026 weiterhin uneingeschränkt in der Gesetzlichen Krankenversicherung (GKV) erstattungsfähig. Eine entsprechende Fristverlängerung hat nach dem Bundestag heute auch der Bundesrat mit einem Änderungsantrag zum nun verabschiedeten Pflegebefugnis-Erweiterungsgesetz (BEEP) zugestimmt. Darüber informiert der Bundesverband Medizintechnologie (BVMed).

„Um im Markt bestehende Unsicherheiten bei der Verordnung der sogenannten sonstigen Produkte zur Wundbehandlung zu beseitigen, weisen wir darauf hin, dass diese Produkte bis Ende 2026 wie bisher erstattungsfähig sind. Durch die gesetzlich verlängerte Übergangsfrist ändert sich bis dahin nichts in der Verordnungspraxis“, so BVMed-Wundexpertin Juliane Pohl. Über die aktuell geltenden Regelungen zur Verordnung und Erstattung von Verbandmitteln informiert der BVMed in einem Infoblatt unter www.bvmed.de/factsheet-wundversorgung. 

Der Änderungsantrag zum BEEP-Gesetz sieht neben der Verlängerung der Übergangsfrist zur Verbandmitteldefinition bis zum 31. Dezember 2026 in der Begründung zudem ein weiteres Gesetzgebungsverfahren vor. Dabei soll der Begriff Verbandmittel so definiert werden, „dass langfristig eine Versorgung mit notwendigen Verbandmitteln und Wundbehandlungsprodukten sichergestellt ist“, heißt es in der Begründung zum nunmehr beschlossenen Änderungsantrag. 

Produktkategorien der Wundversorgung
Der Gesetzgeber und die Abgrenzungsrichtlinie des Gemeinsamen Bundesausschusses (G-BA) teilt mit der Einführung der neuen Verbandmitteldefinition Wundversorgungsprodukte in drei Kategorien ein:

• Teil 1: Eineindeutige Verbandmittel, also klassische Verbandmittel, die bedecken, aufsaugen, stabilisieren oder komprimieren. Darunter fallen sterile und unsterile Verbandstoffe, Kompressionsbinden und Saugkompressen.
• Teil 2: Verbandmittel mit ergänzenden Eigenschaften. Sie zeichnen sich durch eine über die Verbandmittel-Eigenschaft hinausgehende Wirkung aus, indem sie die Wunde feucht halten, Wundexsudat, Gerüche oder Keime binden, antiadhäsiv bzw. atraumatisch wechselbar sind, reinigen, antimikrobiell oder bakterienbindend sind.
• Teil 3: Sonstige Produkte zur Wundbehandlung (sPzW). Sie können eine ergänzende therapeutische Wirkung entfalten, etwa durch pharmakologische, immunologische oder metabolische Wirkungen. sPzW gehen damit über die Verbandmitteleigenschaft in Teil (1) und (2) hinaus.

Diese Regelung gilt seit einer Gesetzesänderung aus dem Jahr 2019 sowie einer Änderung der Arzneimittel-Richtlinie durch den G-BA Ende 2020. 

Verbandmittel sowie sonstige Produkte zur Wundbehandlung werden über das Muster 16-Formular verordnet. Sie unterliegen nicht der Substitution (aut-idem-Regelung) und auch nicht der Importquote. 

BVMed-Wundexpertin Juliane Pohl: „Mit der gesetzlichen Fristverlängerung haben verordnende Ärzt:innen, Apotheken und Krankenkassen endlich wieder Klarheit beim Thema Wundversorgung. Damit ist die Versorgungslücke bei Menschen mit chronischen Wunden geschlossen und die ärztliche Therapiefreiheit gesichert.“

Die Outlast Technologies GmbH gewinnt den WTiN Innovate Textile Award in der Kategorie Material Innovation. Ausgezeichnet wurde die aerogelbasierte Isolierungstechnologie Aersulate®. Der Preis würdigt herausragende Leistungen bei der Entwicklung zukunftsweisender Materialien und textilen Innovationen.

Aersulate® erweitert die Leistungsfähigkeit textiler Isolierungssysteme deutlich. Durch den hohen Aerogelanteil nutzt die Technologie dessen hochporöse Struktur zur effizienten Lufteinschließung und erreicht so eine hervorragende thermische Performance bei minimaler Materialdicke bzw. geringem Gewicht. In Aersulate® Watten liegt der Aerogelanteil bei 50 % des Gesamtvolumens – ein echtes Novum.

Der geringe Platzbedarf der Materialien erschließt neue Anwendungsfelder und macht Lösungen möglich, die bisher am begrenzt verfügbaren Platz scheiterten. Gleichzeitig behalten Aersulate® Materialien und Watten ihre Leistungsfähigkeit auch unter Druck und bei Feuchtigkeit nahezu vollständig bei. Im Gegensatz zu herkömmlichen Materialien gewährleisten sie eine zuverlässige Isolierung und damit hohen Tragekomfort selbst unter anspruchsvollen Bedingungen. 

Die Innovation besitzt auch eine strategische Bedeutung: Für eine breite Markteinführung positioniert Outlast die Aersulate® Produkte gezielt in zahlreichen unterschiedlichen Industrien. „Wir werden unsere Aersulate® Materialien und Watten in mehreren anspruchsvollen Produktsegmenten einsetzen – darunter Bettwaren, Sicherheitsausrüstung, Schuhe und Bekleidung. Unser Ziel ist klar: Aersulate® als skalierbare Performance-Lösung mit breiter Marktanwendbarkeit zu etablieren – überall dort, wo Wärmemanagement, Komfort und dünne Isolierung den entscheidenden Unterschied machen“, sagte Martin Bentz, CEO der Outlast Technologies GmbH.

Mit Blick auf die Auszeichnung betonte Bentz, dass die Arbeit mit Aerogel eine große Herausforderung war. Extrem leicht, aber zugleich hochgradig fragil, ist Aerogel enorm schwer zu verarbeiten, in Textilstrukturen zu integrieren und dauerhaft zu stabilisieren. Die Transformation dieses außergewöhnlichen, aber komplexen Materials in skalierbare, langlebige Materialien und Watten erforderte tiefgehende Materialkompetenz, präzise Ingenieursarbeit und kontinuierliche Forschungsanstrengungen.

„Der Gewinn dieses Preises macht uns sehr stolz. Er ist eine große Anerkennung unserer Arbeit und eine klare Bestätigung dafür, dass wir mit unserer innovativen Aersulate® Isolierlösungen auf dem richtigen Weg sind – Lösungen, die den Anforderungen des Marktes entsprechen und neue Leistungsmaßstäbe setzen“, ergänzte Bentz.

Zieht man an im Alltag üblichen Materialien, so dehnen oder strecken sich diese in Zugrichtung und werden im Querschnitt schmaler. Diese Eigenschaft sind auch bei flächigen Textilien beobachten. Auxetische Strukturen verhalten sich anders: Sie haben die Eigenschaft, sich unter Zugbelastung nicht zu verändern oder sogar ihre Breite oder Dicke zu vergrößern. Diese Eigenschaften sind beispielsweise bei Schutztextilien oder textilen Filtermedien von Vorteil. Die DITF erforschen auxetische Gewebe für verschiedene Anwendungen.

Die bisherige Forschung im Bereich der auxetischen Gewebe konzentrierte sich auf Faserverbunde. Diese Strukturen weisen naturgemäß eine hohe Steifigkeit auf. Dadurch sind sie für Anwendungen geeignet, bei denen sich das Material nur einmalig verformen muss. Andere Forschungsansätze haben auf Garnebene auxetische Eigenschaften erzielt, die nach Zug wieder ihre ursprüngliche Form erreichen. Diese negative Querkontraktion kann mit der Poissonzahl quantifiziert werden; sie nimmt für Auxetikstrukturen Werte von ±0 aber auch deutlich negative Werte an. Der Effekt wird in der textilen Fläche jedoch durch andere Struktureinflüsse überlagert und dadurch eingeschränkt. Aus diesem Grund erforschen die DITF eine textile, biegeschlaffe Struktur direkt auf Gewebebasis, die über reversible, auxetische Eigenschaften verfügt.

Um diese Eigenschaften zu erreichen, wurden spezielle Mehrlagengewebe entwickelt, die im Dickenaufbau der geometrischen Struktur einer Sanduhr sowohl in Schuss- als auch in Kettrichtung ähnelt. Diese Geometrie führt zu einer Verdichtung des Gewebes unter Druckbelastung, was etwa bei Schutzbekleidung vorteilhaft ist. Einwirkende Kräfte wie Stöße werden deutlich abgemildert. Gleichzeitig erlaubt die Struktur eine sehr gute Anpassung an unterschiedliche Körperformen. Umgekehrt wird das Gewebe unter Zugbelastung breiter oder dicker. Dies kann zu einer größeren Fläche oder einem größeren Volumen führen, wie es bei Filtrationsaufgaben gewünscht ist.

Die im Rahmen des Forschungsprojektes „Auxetische Webstrukturen“ (1IF22730N) an den DITF entwickelten Gewebestrukturen verfügen somit über eine einstellbare Poissonzahl mit negativen Werten bis zu −2. Der auxetische Effekt ist dabei nicht nur einmalig, sondern zuverlässig unter wiederkehrender Belastung nachweisbar.