Aus der Branche

Nachhaltigkeitskonzept mit mehr als 500 nachhaltigen innovativen Lösungen

Freudenberg Performance Materials Apparel (Freudenberg) präsentiert sein neues House of Sustainability. Die Initiative soll es Kunden weltweit erleichtern, ihre Produkte nachhaltiger zu gestalten und damit eine nachhaltigere Zukunft gemeinsam mit Freudenberg zu schaffen. Kunden finden im House of Sustainability mehr als 500 nachhaltige innovative Lösungen von erstklassiger Qualität für ein weites Anwendungsspektrum in der Bekleidungsindustrie. Mit der Initiative macht Freudenberg sein komplettes Angebot an nachhaltigen Lösungen sichtbar und transparent. Gleichzeitig treibt der weltweit führende Hersteller von technischen Textilien seine Roadmap für zukunftsweisende Innovationen voran.

Das House of Sustainability von Freudenberg

Das Freudenberg House of Sustainability steht auf einem Fundament aus vier Elementen: Zertifizierungen, Rohmaterialien, Technologie und Produktionsbedingter CO2-Fußabdruck. Auf dem Fundament fußen sieben Säulen, die mehr als 500 nachhaltige Lösungen für Kunden beinhalten. Das House of Sustainability ermöglicht es Kunden, die richtige Lösung für ihre nachhaltigen Anwendungen und Nachhaltigkeitsziele effizient auszuwählen. Zudem sind alle Services von Freudenberg sichtbar und transparent.

Einführung des House of Sustainability von Freudenberg

Das House of Sustainability wird weltweit in einem Zeitraum von 12 Wochen eingeführt. Jede Woche präsentiert Freudenberg detaillierte Informationen zu jedem Element und jeder Säule des Hauses auf mehreren Kanälen. Das komplette House of Sustainability wird auf der ISPO Munich 2022 präsentiert.

• Fraunhofer CCPE veröffentlicht Positionspapier und Forschungsprogramm zum Recycling von Kunststoffen

Der Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE hat ein Positionspapier zum Stand von Wissenschaft und Technik von Recyclingtechnologien für Kunststoffe vorgelegt. Der Schwerpunkt liegt auf chemischen Recyclingverfahren. Eine Marktanalyse zeigt aktuelle Industrieaktivitäten, außerdem werden die Fraunhofer-Kompetenzen im Kunststoff-Recycling im Überblick dargestellt.

Positionspapier und Forschungsprogramm zum Recycling von Kunststoffen

Rund 30 Fraunhofer Institute und Einrichtungen befassen sich mit dem Recycling und der Aufbereitung von Kunststoffen. Übersicht aktueller Initiativen zur Demonstration und Kommerzialisierung von chemischen Recyclingverfahren.

Das Positionspapier gibt einen Überblick über werk- und rohstoffliche (chemische) Aufbereitungstechnologien für Kunststoffe, die sich derzeit in der Entwicklung befinden und noch nicht zum Stand der Technik zählen. Insbesondere werden sogenannte chemische Recyclingverfahren eingeordnet. Beleuchtet werden dabei der technische Entwicklungsstand der Verfahren, deren Vor- und Nachteile, die regulatorischen und gesetzlichen Rahmenbedingungen, die ökonomische Machbarkeit sowie Potenziale für den Umwelt- und Klimaschutz. Eine Marktübersicht zeigt darüber hinaus, welche Projekte seitens der Industrie im Bereich chemischer Recyclingverfahren derzeit laufen, welche Abfallstoffe behandelt werden und welche Anlagenkapazität vorhanden bzw. geplant ist.

Prof. Matthias Franke, Leiter des Institutsteils Sulzbach-Rosenberg von Fraunhofer UMSICHT, entwickelt vor allem pyrolysebasierte Recycling­technologien. Er fasst die Ergebnisse zusammen: »Die Nachfrage nach hochwertigen Kunststoffrezyklaten nimmt derzeit zu. Hintergrund sind einerseits die Selbstverpflichtungen der Hersteller, andererseits die Vorgaben der Europäischen Union zum Rezyklateinsatz. Mit Rezyklateinsatzquoten und steigenden CO2-Preisen wird die Wettbewerbsfähigkeit von Rezyklaten gegenüber Primärware gestärkt, und die Abhängigkeit vom Rohölpreis aufgehoben. Dies schafft Investitionssicherheit für das Recycling. Neuartige Recyclingtechnologien sind nach unserer Einschätzung technisch in der Lage, die zusätzliche Nachfrage nach hochqualitativen Rezyklaten zu bedienen. Entwicklungs­bedarf gibt es vor allem noch bei komplexen Abfällen wie zum Beispiel Verbundmaterialien. Auch eine ökologische Gesamtbewertung der Verfahren steht noch aus.«

Ausgehend vom derzeitigen Entwicklungsstand schätzen die Fraunhofer Forschenden die Potenziale von alternativen Recyclingtechnologien insgesamt positiv ein, wenn Sie als Ergänzung zu etablierten werkstofflichen Verfahren eingesetzt werden. Sie seien technisch mach- und beherrschbar, sie könnten dazu beitragen, die Kreislaufführung von Kunststoffen zu verbessern und hochqualitative Sekundärrohstoffe für die Industrie bereit zu stellen. Vor allem die rohstofflichen / chemischen Verfahren könnten ein ergänzender Baustein für höherwertiges Kunststoff-Recycling sein besonders bei bisher schwer behandelbaren Abfallströmen.

Die Positionen des Fraunhofer CCPE im Einzelnen:

• Werkstoffliche Verfahren sind für sortenreine Kunststofffraktionen (Thermoplaste) die beste Wahl.
• Mit zunehmender Heterogenität, Verschmutzung oder Kontamination von Kunststoffabfällen kommt das werkstoffliche Recycling an seine Grenzen. Füll-, Stör- und Schadstoffe können in Sortier-, Wasch- und Extrusionsanlagen oft nicht vollständig ausgeschleust werden. Bestimmte Kunststoffsorten sind werkstofflich kaum verwertbar.
• Um eine Steigerung der Kreislaufführung von Kunststoffen zu erreichen, ist eine Ergänzung der werkstofflichen Verfahren durch alternative Prozesse und Prozess-Kombinationen erforderlich.
• Da chemische Recyclingverfahren ebenfalls in der Lage sind, Sekundärrohstoffe für die Kunststoffproduktion bereitzustellen, sollte die werkstoffliche Verwertungs­quote im Bereich der Verpackungskunststoffe durch eine technologieoffene Recyclingquote ersetzt werden. Dies würde technische Innovationen im mengenmäßig dominanten Recycling von Verpackungen fördern.
• Eine gesamtökologische Betrachtung von Recyclingverfahren oder Verfahrens­kombinationen für spezifische Altkunststoffe muss noch erbracht werden.
• Eine teilweise Substitution von erdölbasierten Basischemikalien durch chemische Rezyklate bspw. auf Basis von Kunststoffabfällen erscheint technologisch möglich.

Im Positionspapier stellt Fraunhofer CCPE eine Forschungsagenda vor:

1. Analyse von kunststoffhaltigen Abfällen verbessern
2. Transparenz über ökonomische und ökologische Auswirkungen durch Langzeitbetrieb herstellen
3. Dynamische Bewertungsmodelle für die Abfallbehandlung entwickeln
4. Recyclingtechnologien koppeln
5. Automatisierte, KI-basierte gestufte Recyclingverfahren erforschen
6. Rezyklate und Zwischenprodukte aus den Recyclingprozessen optimieren

• Synergien für Stretch, Thermoregulation, Frische und Nachhaltigkeit
• Markenbekanntheit beim Verbraucher erhöhen
• Markteinführung auf der Intertextile in Shanghai

HeiQ und The LYCRA Company haben eine umfassende Zusammenarbeit über mehrere Technologie- und Markenplattformen hinweg vereinbart. Aufbauend auf Sondierungsgesprächen, die Anfang 2019 begannen, gaben HeiQ und die The LYCRA Company bekannt, ihre gemeinsamen Philosophien und Stärken in der Textilwissenschaft, in sozialen Netzwerken und im globalen Marketing zu nutzen, um mit ihren Innovationsplattformen einen breiten Markt zu adressieren. Die Unternehmen planen Innovationen für Verbrauchermarken in den Marktsegmenten Stretch, Thermoregulation, Frische und Nachhaltigkeit.

Die erste Innovationsplattform kommt noch in diesem Sommer auf den Markt. Sie soll den Verbrauchern eine neue Dimension von Vertrauen und Komfort bieten, indem HeiQ Frische- und antivirale Vorteile mit der Qualität und den Vorzügen von Stretch-Stoffen verbindet, die nach dem neuen Markenstandard der LYCRA® freshFX® Technologie zertifiziert sind. Die Vorbereitungen für diese Innovation laufen derzeit mit einem anfänglichen Fokus auf lokale Wertschöpfungsketten in China für den chinesischen Verbraucher. Die Markteinführung ist für die Intertextile-Messe in Shanghai Ende August vorgesehen. Der Fokus dieser Kooperationen wird darauf liegen, relevante Verbraucherbedürfnisse nach Qualität, Langlebigkeit und nachhaltiger Kleidung zu erfüllen. Stoffmuster und Prototypen werden im Spätsommer für die kommerzielle Order zur Verfügung stehen.

„Unser Ziel bei HeiQ ist es, Marken und Produzenten in der Textilindustrie in die Lage zu versetzen, mehr Komfort, Performance und Nachhaltigkeit in Textilprodukte zu bringen und gleichzeitig die Markenbekanntheit bei den Verbrauchern zu erhöhen, die am meisten von diesen Innovationen profitieren werden", sagt Carlo Centonze, Mitbegründer und CEO der HeiQ Gruppe.

„Die Kollaboration basiert auf einem starken Fundament gemeinsamer Werte und Philosophien, die unsere beiden Unternehmen teilen", so Julien Born, CEO The LYCRA Company. „Wir freuen uns darauf, die natürlichen Synergien zwischen uns zu nutzen und gemeinsam neue Lösungen für die Bekleidungsindustrie zu finden."

Die Textil- und Modeindustrie wird gegenwärtige grundlegend revolutioniert – getrieben von nachhaltigen und technologischen Innovationen, erreichen neue Wertschöpfungsmodelle den Massenmarkt. Genau diese Themen nimmt die Fashionsustain, das internationale und multidisziplinäre Konferenzformat der Neonyt, vom 6. bis 8. Juli 2021 und erstmalig im Rahmen des digitalen FFW STUDIO der Frankfurt Fashion Week in den Fokus. Sie präsentiert in Form von Panels, Talks, Keynotes und interaktiven Formaten spannende und tiefgehende Einblicke in den laufenden Transformationsprozess der Branche. Unter anderem mit dabei sind der Grüne Knopf, Oeko-Tex und PwC.

Drei Tage, mehr als 20 Einzelformate, zahlreiche Insights: Unter den zentralen Topics State of the Industry, Innovating the Industry und State of Retail versammelt sich das gesamte, vielseitige und multidisziplinäre Programm der Fashionsustain. Der inhaltliche Fokus liegt dabei auf den Themen Fashion Design & Circularity, Values & Diversity, Digitisation, Textile Certifications und Cotton & Denim. In diversen Talks, Diskussionen und Präsentationen wird für die Community erlebbar, was die nachhaltige Modebranche bewegt, welche Potenziale und Visionen die handelnden Akteur*innen aktuell forcieren und wie diese für einen echten Wandel in der Industrie aufgegriffen und skaliert werden können.

State of the Industry – was bewegt die Modeindustrie?
Diese Frage stellt am 6. Juli 2021 ab 10 Uhr der erste Konferenztag. Zu den maßgeblichen Themen, die die Branche aktuell herausfordern – so die Effekte der Corona-Pandemie auf die internationale Modeindustrie; die Frage inwieweit sich Textilproduktion langfristig von global zu lokal shiftet; oder wie Nachhaltigkeit ganzheitlich in Prozesse integriert werden und Permanenz erlangen kann - diskutieren Speaker*innen diverser
Fashion Brands im Panel „Global supply. Local demand. Total change?“.
Auch das in Deutschland jüngst beschlossene Lieferkettengesetz spielt eine wichtige Rolle. Im Panel „Same Goals. Different Systems. How transparency triggers responsibility“, initiiert vom Grünen Knopf und von der Deutschen Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ).

Der Zusammenhang von Finanzen, Nachhaltigkeit und Mode: Durch gezielte Entscheidung, Kreditnehmer*innen anhand ihrer Nachhaltigkeitsbemühungen zu berücksichtigen, kann der Finanzdienstleistungssektor zu einer nachhaltigeren Zukunft beitragen. Was das konkret bedeutet, welche Auswirkungen dies auf die Kreditvergabe haben kann und wie die Branche außerdem zur Transformation der Textil- und Modeindustrie beitragen kann, wird in einer Diskussion unter dem Titel „Finance. How it triggers sustainability in fashion“ debattiert.

Digitalisierung und Innovation: Transformation, Transparenz, Zertifizierungen
Die beiden zentralen Themen des zweiten Konferenztages sind hochaktuell und nehmen insbesondere im Kontext der Frankfurt Fashion Week eine zentrale Bedeutung ein.

Transparenz entlang der textilen Lieferketten wird immer relevanter und sie ist eng mit digitalen Innovationen verknüpft. Deshalb wird im Panel „Transparency. The tech solutions for new supply and value chains“ verschiedene technische Lösungen vor, die mehr Transparenz beim Kleidungskauf ermöglichen, vorgestellt.
Beim interaktiven Certification Buzzword-Bingo mit Max Gilgenmann powered by Grüner Knopf werden Zuschauer*innen mittels Gamification eingebunden, bevor im Panel „Carbon and Water Footprinting. How to drive it in the Fashion Industry“ by Oeko-Tex das Thema rund um Zertifikate weiter vertieft wird.

State of Retail – von der Innovation zu den Konsument*innen
Am Donnerstag, den 8. Juli dreht sich das Programm der Fashionsustain rund um den State of Retail. Wie findet man als kleines, nachhaltiges Label am besten eine passende Retail-Plattform für eine gelungene Zusammenarbeit? Was unter dem Topic Retail auf keinenb Fall fehlen darf, sind Einblicke in neue Businessmodelle. Secondhand, leihen, leasen, resellen – die zirkulären Möglichkeiten der Wertschöpfung sind für den Einzelhandel breit gefächert. Mehr Einblicke dazu gibt es im Panel „New business models. From pre-loved to repaired and recycled“. Weil Nachhaltigkeit, umweltbewusster Lebensstil und verantwortungsvoller Umgang mit der Natur mittlerweile in der Mitte der Gesellschaft angekommen sind, ist es umso wichtiger, dass Marken und Labels den Konsument*innen Orientierung und Transparenz zu bieten. In dem Design-Talk „Sustainable Branding“ des German Design Council geht es deshalb um nachhaltige Markenführung, den Aufbau eine entsprechenden Markenstrategie und die zentrale Bedeutung von guter Nachhaltigkeitskommunikation.

Progressive Materialinnovationen digital präsentiert: Nach der pandemiebedingten Absage der diesjährigen Messe baut die Heimtextil ihre digitalen Services weiter aus und lanciert unter dem Titel „Future Materials Library“ eine neue Online-Materialbibliothek. 24 zukunftsweisende Materialien für Interieur-Anwendungen werden ab sofort unter www.heimtextil.messefrankfurt.com/future  vorgestellt.

In der digitalen „Future Materials Library“ stellt die Heimtextil eine Auswahl an innovativen Materialien aus der ganzen Welt zusammen. Bereits auf der Heimtextil 2020 konnten Besucher*innen live auf der Messe die „Future Materials Library“ haptisch erleben. In der Online-Version der Library können Branchenteilnehmer*innen ab sofort und zu jeder Zeit das Potenzial noch unbekannter Textilien entdecken. Damit lädt die „Future Materials Library“ dazu ein, sich auf experimentelle Ansätze und revolutionäre Denkweisen einzulassen. Kuratiert wurde die Materialbibliothek vom Londoner Designstudio FranklinTill. „Wir befinden uns am Übergang zu einer Materialrevolution, die helfen soll, unsere Beziehung zu unserem Planeten wieder ins Gleichgewicht zu bringen. Als Teil der Heimtextil Trends 21/22 präsentieren wir eine neue Auswahl an Materialien für den Interieur-Bereich mit spannenden Innovationen aus der ganzen Welt”, sagt Caroline Till vom Studio FranklinTill.

Mix aus kommerziell realisierbaren Produkten und Entwicklungen im Frühstadium

Neu denkende Designer*innen und umweltbewusst arbeitende Produzent*innen – die Future Materials Library 2021 gibt Materialpionieren eine Plattform und präsentiert einen erstklassigen Mix aus wirtschaftlich erprobten und revolutionären Entwicklungen. FranklinTill hat die Materialien in vier Themen eingeordnet: REGENERATIVE CROPS (regenerative Rohstoffe), REMADE FIBRES (Re-Made-Fasern),HARVESTING WASTE STREAMS (abgetragene Abfallberge) und SUSTAINABLE COLOUR (nachhaltige Farben).

Die Ressourcen gehen zur Neige

Damit nimmt sich die neue Materialbibliothek der Heimtextil einem zentralen Problem unserer Zeit an: der Ressourcenknappheit unseres Planeten. Insbesondere die Textilproduktion verursacht riesige und ständig steigende Abfallmengen. Und seit Jahrzehnten haben die Designbranchen ein „Take, Make, Discard“-Modell des Konsums entwickelt, das unglaublich schädlich für unseren Planeten ist. In dieser Ära des Klimanotstandes lernen zukunftsorientierte Designer jedoch von der Natur und arbeiten mit ihr. Sie versuchen, die Kraft der hocheffzienten Naturkreisläufe nutzbar zu machen, um Textilien und Materialien zu schaffen, die sowohl für die Menschen als auch für den Planeten besser sind.

Heimtextil Trends: Wegweiser für die internationale Branche

Die „Future Materials Library“ ist Teil der Heimtextil Trends, die seit nahezu drei Jahrzehnten der Branche Orientierung bieten in puncto Designtendenzen in der bevorstehenden Saison. Auch in der Krise bleiben die Heimtextil Trends eine tragende Säule des gesamten Messekonzepts und liefern bedeutenden Content für alle beteiligten Zielgruppen innerhalb der weltweiten Branche. Damit macht es sich die Heimtextil zur Aufgabe, stilprägende Designentwicklungen herauszustellen, die sich in einem größeren Kontext von Lifestyle-Trends bewegen. Zugleich durchleuchten die Trendexpert*innen der Heimtextil die Produktwelt der ausstellenden Unternehmen und identifizieren klare Branchentrends. Dabei stehen insbesondere nachhaltige Aspekte über die komplette Wertschöpfungskette hinweg im Fokus – sowohl in der neuen  digitalen Library und als auch im Januar live auf der Messe.

Wie entwickeln und nutzen Familienunternehmen in Deutschland Umwelttechnologien, und welchen Beitrag leisten sie zum Umweltschutz? Das untersuchte das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT für die Stiftung Familienunternehmen in der heute veröffentlichten Studie »Technologieatlas Nachhaltigkeit«. Das Ergebnis: Familienunternehmen sind in den 15 wichtigsten Umwelttechnologien sehr aktiv und tragen in hohem Maße zum Klimaschutz, zur Ressourcen- und Energiewende, zur Digitalisierung oder auch zur nachhaltigen Mobilität bei.

Damit Europa bis 2050 der erste klimaneutrale Kontinent wird – so legten es die Staaten der EU im European Green Deal fest - , sind vielfältige Technologien im Bereich der Umwelttechnik notwendig. Welche Technologien und Branchen genau dazu gehören, wie sich diese priorisieren oder bewerten lassen, und wie Familienunternehmen diese voranbringen, untersuchte das Fraunhofer UMSICHT in einer Studie. Das Forschungsteam erstellte einen »Technologieatlas Nachhaltigkeit«, der den gegenwärtigen Stand der Umwelttechnik in Deutschland beschreibt. Hierin wurde speziell der Beitrag von Familienunternehmen identifiziert, und es wurden Perspektiven für zukünftige, nachhaltige Entwicklungen aufgezeigt.

Untersuchte Umwelttechnologien
Folgende Technologien wurden betrachtet: Photovoltaik, Windkraft, Recycling, Biotechnologie, Wasseraufbereitung und Abwasserbehandlung, Wärmepumpen, Batterien, Wärmedämmung (thermische Isolierung), Leichtbau, Smart Home, Wasserstofftechnologie, Luftreinhaltung, Biokunststoffe, E-Fuels und übergreifend die Digitalisierung.  

Die Wissenschaftler*innen erstellten zu jeder Technologie Steckbriefe, die unter anderem Märkte und Arbeitsplätze, spezifische Herausforderungen und Hemmnisse, Innovationen und Zukunftsperspektiven aufzeigen. Die Studie und die Steckbriefe beruhen auf einer intensiven Literaturrecherche, Interviews mit Expert*innen in den Unternehmen und dem Input aus einen Beiratstreffen mit Vertreter*innen aus Familienunternehmen und Vertretern aus der Politik.

Familienunternehmen tragen in großem Maß zur Ressourcenschonung bei
In den Technologiefeldern Photovoltaik und Windkraft sind die meisten Familenunternehmen tätig. Weiterhin weisen die Bereiche E-Fuels, Wasserstoff und Batterien perspektivisch ein starkes Wachstumspotenzial auf. Eins der übergreifenden Ergebnisse: Familienunternehmen übernehmen in der Entwicklung und Anwendung der wichtigsten Umwelttechnologien eine wichtige Rolle. »Sie erachten den Kampf gegen den Klimawandel und Ressourcenschonung als zentrale Aufgabe und leisten wesentliche Beiträge, um die damit verbundenen Herausforderungen zu bewältigen. Sie sind bereit, in Innovationen zu investieren«, erläutert Markus Hiebel, Leiter der Studie und Abteilungleiter Nachhaltigkeit und Partizipation des Fraunhofer UMSICHT.

Wasserstofftechnologien, E-Fuels und Batterien sind Schlüsseltechnologien zur Sektorenkopplung. Die Verbindung über Branchen hinaus erfordert eine hohe Flexibilität der beteiligten Unternehmen – eine Fähigkeit, die insbesondere Familienunternehmen zugesprochen wird. »Unsere Klimaziele werden wir nur mit einer Vielzahl verschiedener und sich ergänzender Aktivitäten und Technologien erreichen. Das Know-How der Familienunternehmen in ihren jeweiligen Nischen ist dafür der wesentliche Schlüssel zum Erfolg«, sagt Stefan Heidbreder, Geschäftsführer der Stiftung Familienunternehmen.

Entscheidend für den weiteren Erfolg ist, dass die Politik technologieoffen agiert. Alle relevanten Umwelttechnologien sollten gleichermaßen berücksichtigt und keine diskriminiert werden. Der politische Rahmen sollte zudem planbar, verlässlich und möglichst global sein. Es braucht auch eine leistungsfähige digitale Infrastruktur sowie eine höhere Verfügbarkeit von Expert*innen.

Wesentliche Innovationstreiber im Bereich der Umwelttechnik sind oft staatliche Regulierungen wie ein Preis für CO2 oder Mindestrecyclingquoten. Um eine verlässliche Steuerungswirkung zu entfalten, sollten diese länderübergreifend gültig sein.

Die Studie ist als PDF zum Download beigefügt.

Der Viskose-Spezialfaserhersteller Kelheim Fibres ist dem ZDHC-Programm "Roadmap to Zero" beigetreten.

Die Non-Profit-Organisation mit mehr als 160 Mitgliedern weltweit hat sich zum Ziel gesetzt, Schadstoffe vollständig aus der textilen Wertschöpfungskette zu eliminieren. Die ZDHC-Richtlinien bieten Produzenten von Man-made Cellulosic Fibres (MMCF) einheitliche Kriterien für die Messung von Indikatoren wie Abwasser, Luftemissionen und anderen prozessbezogenen Parametern. Die gemessenen Daten werden unabhängig überwacht und veröffentlicht.

Kelheim Fibres sieht die ZDHC-Mitgliedschaft als einen weiteren Baustein auf dem Weg zu einer noch nachhaltigeren Faserproduktion:
"Wir wollen mit dem von uns eingebrachten Know-how unsere Branche hin zu einer grüneren Zukunft führen. Nachhaltigkeit ist ein integraler Bestandteil unserer Unternehmensphilosophie und -strategie. Wir unterstützen voll und ganz die Vision der ZDHC, die auf eine flächendeckende Wandlung hin zu nachhaltigeren Texilfasern abzielt und Innovationen und Best Practices zum Schutz von Verbrauchern, Arbeitnehmern und der Umwelt vorantreibt", sagt Craig Barker, CEO bei Kelheim Fibres.

"ZDHC bietet uns Zugang zu einer Reihe von Best Practices im Chemikalienmanagement und gibt uns die Möglichkeit, uns mit gleichgesinnten Industriepartnern zu vernetzen und voneinander zu lernen. Der kooperative Ansatz von ZDHC wird den Wandel zu einer verantwortungsvolleren Industrie beschleunigen und wir wollen dazu beitragen.

Produktionsketten defossilisieren sowie eine zirkuläre, treibhausgasneutrale Stoff- und Energiewandlung etablieren – die chemische Industrie hat sich in Sachen Nachhaltigkeit ehrgeizige Ziele gesetzt. Unterstützung bei diesem Prozess leisten ab sofort neun Institute der Fraunhofer-Gesellschaft: Im Leitprojekt ShaPID wollen sie ihre Forschungsaktivitäten für das Erreichen der Nachhaltigkeitsziele bündeln und gleichzeitig ihre Beziehungen zur Branche stärken.

»Konkret wollen wir zeigen, dass eine nachhaltige, grüne Chemie durch praxisnahe technologische Innovationen möglich ist«, erläutert Prof. Ulf-Peter Apfel vom Fraunhofer UMSICHT, einem der beteiligten Institute. »Auf Grundlage der international anerkannten „12 Principles of Green Chemistry“ wollen wir gemeinsam neue Methoden und Technologien entwickeln.« Im Fokus der Forschende stehen dabei vier komplementäre Bereiche: (1) die Synthese-, Reaktions- und Katalysetechnik, (2) die kontinuierliche Prozess- und Verfahrenstechnik, (3) die Modellierung, Simulation und Prozessoptimierung sowie (4) die Digitalisierung und Automation.

Vom grünen Rohstoff zum grünen Produkt
Die Anwendung der neuen Technologien und Methoden soll im technischen Maßstab an drei Referenzprozessen demonstriert werden, die unterschiedliche Produktsparten der Chemie adressieren: Bei »Green Plastics« geht es um die Gestaltung neuer Polymere aus CO2 und biogenen Rohstoffquellen, während bei »Green Monomers« energieeffiziente Synthesen von Monomeren aus nicht-fossilen Rohstoffen beleuchtet werden. Last but not least wird bei »Efficient Building Blocks« der Einsatz hochreaktiver Moleküle für die atomeffiziente Synthese untersucht. »Alle drei Prozesse beschreiten den Weg vom grünen Rohstoff über eine grüne Prozessführung bis hin zu grünen Produkten«, so Ulf-Peter Apfel. »Die Entwicklung wird eng sowohl von Life Cycle Assessments und Systemanalysen als auch von REACh-Bewertungen und (Öko-)Toxizitätsvorhersagen begleitet.«

Die Forschenden des Fraunhofer UMSICHT konzentrieren sich im Rahmen von ShaPID auf die Etablierung von Demonstratoren im Bereich »Green Monomers«. »Dabei geht es vor allem um die alternative Synthese von 1,4-Butadien und Diolen – allesamt wichtige Verbindungen für die chemische Industrie – aus nachwachsenden Rohstoffen über neue thermische und elektrochemische Pfade«, erklärt Dr. Barbara Zeidler-Fandrich.

Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung (DITF) sind einer von fünf Gewinnern des „Ideenwettbewerbs Bioökonomie - Innovationen für den Ländlichen Raum“, der vom Ministerium für Landwirtschaft und Verbraucherschutz Baden-Württemberg erstmals ausgerufen wurde. Ausgezeichnet wurden Beiträge zum Klimaschutz, zur Ressourceneffizienz, zum Schutz der Umwelt und der Biodiversität sowie zur Entwicklung des ländlichen Raums. Am 25. November 2020 wurde der Preis von Ministerialdirektorin Grit Puchan während des 5. Bioökonomietags überreicht. Die DITF erhalten den Preis für ihre Forschung an nachhaltigen Carbonfasern. Der Pitch-Vortrag von Dr. Frank Hermanutz und Dr. Antje Ota erhielt zudem auch noch den Publikumspreis.

Ionische Flüssigkeiten (ionic liquids, IL) sind der Schlüssel zu nachhaltigen biobasierten Fasern für vielfältige Anwendungen in der Industrie. 2003 hat Dr. Frank Hermanutz mit seinem Team gemeinsam mit der BASF SE ein innovatives Lösungsmittel für Biopolymere, also Polymere aus nachwachsenden Rohstoffen, entdeckt. Auf dieser Basis wurden mit der patentierten HighPerCell®-Technologie Cellulosefilamentfasern entwickelt, die aufgrund ihrer spezifischen Fasereigenschaften als technische Fasern eingesetzt werden können. Sie sind zum Beispiel Ausgangsprodukt für cellulosebasierte Carbonfasern.

Carbonfasern werden vor allem im Fahrzeugbau eingesetzt, gewinnen aber auch im Bauwesen an Bedeutung. Sie sind äußerst hitzebeständig und belastbar. Herkömmliche, nicht auf Biopolymeren basierende Carbonfasern sind allerdings derzeit noch sehr teuer und ihre Herstellung belastet die Umwelt. Die Carbonfaserherstellung auf der Basis von Cellulose würde nicht nur die Umwelt schonen, sondern auch die Energiekosten senken. Für die Gewinnung von Zellstoff bietet sich zum Beispiel die heimische Buche an. Wissenschaftler des Kompetenzzentrums Biopolymerwerkstoffe der DITF bringen dieses neue Verfahren in das im April 2020 vom Land Baden-Württemberg gegründete Technikum Laubholz (TLH) ein. Dort wird die Technologie in enger Zusammenarbeit mit beteiligten Industriefirmen praktisch umgesetzt.

Hochleistungsfasern aus Cellulose sind für viele weitere Anwendungen geeignet, wie zum als Verstärkungsfasern im Beton oder als Bestandteil von sortenreinen Verbundwerkstoffe.

„Schon bald könnten biopolymerbasierte Werkstoffe die gleichen Eigenschaften aufweisen wie erdölbasierte Materialien. Das wäre ein enormer Beitrag zum Ressourcenschutz und zur Umweltverträglichkeit“ erklärt Frank Hermanutz.

Die Jury des Ideenwettbewerbs würdigt diese Forschungsleistung für Umweltschutz und Nachhaltigkeit mit dem Bioökonomie-Innovationspreis.

• Kohlenstoff mit mehreren Leben

Geht es um die Zukunft der motorisierten Mobilität, reden alle vom Antrieb: Wie viel E-Auto, wie viel Verbrenner verträgt die Umwelt und braucht der Mensch? Zugleich stellen neue Antriebe erhöhte Anforderungen nicht nur an den Motor, sondern auch an dessen Gehäuse und die Karosse: Für solch anspruchsvolle Anwendungen kommen häufig Carbonfasern zum Einsatz. Wie der Antrieb der Zukunft, sollten auch die Werkstoffe am Fahrzeug umweltfreundlich sein. Deshalb ist Recycling von Carbonfasern gefragt. Lösungen dafür haben Institute der Zuse-Gemeinschaft entwickelt.

Carbonfasern, auch als Kohlenstofffasern oder verkürzt als Kohlefasern bekannt, bestehen fast vollständig aus reinem Kohlenstoff. Sehr energieaufwändig wird er bei 1.300 Grad Celsius aus dem Kunststoff Polyacrylnitril gewonnen. Die Vorteile der Carbonfasern: Sie haben kaum Eigengewicht, sind enorm bruchfest und stabil. Solche Eigenschaften benötigt man z.B. am Batteriekasten von E-Mobilen oder in Strukturbauteilen der Karosserie. So arbeitet das Sächsische Textilforschungsinstitut e.V. (STFI) aktuell gemeinsam mit Industriepartnern daran, statisch-mechanische Stärken der Carbonfasern mit Eigenschaften zur Schwingungsdämpfung zu verknüpfen, um die Gehäuse von E-Motoren im Auto zu verbessern. Angedacht ist in dem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekt die Entwicklung sogenannter Hybridvliesstoffe, die neben der Carbonfaser als Verstärkung weitere Faserstoffe enthalten. „Wir wollen, die Vorteile unterschiedlicher Faserstoffe verbinden und so ein optimal auf die Anforderungen abgestimmtes Produkt entwickeln“, erläutert Marcel Hofmann, STFI-Abteilungsleiter Textiler Leichtbau.

Damit würden die Chemnitzer Forschenden bisherige Vliesstoff-Lösungen ergänzen. Sie blicken auf eine 15-jährige Geschichte in der Arbeit mit recycelten Carbonfasern zurück. Der globale Jahresbedarf der hochwertigen Fasern hat sich im vergangenen Jahrzehnt fast vervierfacht, laut Angaben der Industrievereinigung AVK auf zuletzt rd. 142.000 t. „Die steigende Nachfrage hat das Recycling immer stärker in den Fokus gerückt“, betont Hofmann. Carbonfaserabfälle sind ihm zufolge für etwa ein Zehntel bis ein Fünftel des Preises von Primärfasern erhältlich, müssen aber noch aufbereitet werden. Dreh- und Angelpunkt für den Forschungserfolg der recycelten Fasern sind konkurrenzfähige Anwendungen. Die hat das STFI nicht nur am Auto, sondern auch im Sport-Freizeitsektor sowie in der Medizintechnik gefunden, so in Komponenten für Computertomographen. "Während Metalle oder Glasfasern als potenzielle Konkurrenzprodukte Schatten werfen, stört Carbon die Bilddarstellung nicht und kann seine Vorteile voll ausspielen“, erläutert Hofmann.

Papier-Knowhow nutzen
Können recycelte Carbonfasern nochmals den Produktkreislauf durchlaufen, verbessert das ihre CO2-Bilanz deutlich. Zugleich gilt: Je kürzer die Carbonfasern, desto unattraktiver sind sie für die weitere Verwertung. Vor diesem Hintergrund entwickelten das Forschungsinstitut Cetex und die Papiertechnische Stiftung (PTS), beide Mitglieder der Zuse-Gemeinschaft, im Rahmen eines Forschungsvorhabens ein neues Verfahren, das bislang wenig geeignet erscheinende Recycling-Carbonfasern ein zweites Produktleben gibt. „Während klassische Textilverfahren die ohnehin sehr spröden Recycling-Carbonfasern in Faserlängen von mind. 80 mm trocken verarbeiten, beschäftigten wir uns mit einem Verfahren aus der Papierindustrie, welches die Materialien nass verarbeitet. Am Ende des Prozesses erhielten wir, stark vereinfacht gesprochen, eine flächige Matte aus recycelten Carbonfasern und Kunststofffasern“, erläutert Cetex-Projektingenieur Johannes Tietze das Verfahren, mit dem auch 40 mm kurze Carbonfasern zu attraktiven Zwischenprodukten recycelt werden können. Das danach in einem Heißpressprozess entstandene Erzeugnis dient als Grundmaterial für hochbelastbare Strukturbauteile. Zusätzlich wurden die mechanischen Eigenschaften der Halbzeuge durch die Kombination mit endlosfaserverstärkten Tapes verbessert. Das Recyclingprodukt soll, so die Erwartung der Forschenden, glasfaserverstärkten Kunststoffen, Konkurrenz machen, z.B. bei Anwendungen im Schienen- und Fahrzeugbau. Die Ergebnisse fließen nun in weiterführende Forschung und Entwicklung im Kooperationsnetzwerk Ressourcetex ein, einem geförderten Verbund von 18 Partnern aus Industrie und Wissenschaft.

Erfolgreiche Umsetzung in der Autoindustrie
Industriereife Lösungen für die Verwertung von Carbonfaser-Produktionsabfällen werden im Thüringischen Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung Rudolstadt (TITK) entwickelt. Mehrere dieser Entwicklungen wurden mit Partnern beim Unternehmen SGL Composites in Wackersdorf industriell umgesetzt. Die Aufbereitung der so genannten trockenen Abfälle, hauptsächlich aus Verschnittresten, erfolgt nach einem eigenen Verfahren. „Dabei führen wir die geöffneten Fasern verschiedenen Prozessen zur Vliesherstellung zu“, sagt die zuständige Abteilungsleiterin im TITK, Dr. Renate Lützkendorf. Neben den Entwicklungen für den Einsatz z.B. im BMW i3 in Dach oder Hintersitzschale wurden im TITK spezielle Vliesstoffe und Verfahren für die Herstellung von Sheet Molding Compounds (SMC) etabliert, das sind duroplastische Werkstoffe, die aus Reaktionsharzen und Verstärkungsfasern bestehen und zum Pressen von Faser-Kunststoff-Verbunden verwendet werden. Eingang fand dies z.B. in einem Bauteil für die C-Säule des 7er BMW. „In seinen Projekten setzt das TITK vor allem auf die Entwicklung leistungsfähigerer Prozesse und kombinierter Verfahren, um den Carbonfaser-Recyclingmaterialien auch von den Kosten her bessere Chancen in Leichtbauanwendungen einzuräumen“, betont Lützkendorf. So liege der Fokus gegenwärtig auf dem Einsatz von CF-Recyclingfasern in thermoplastischen Prozessen zur Platten- und Profilextrusion. „Ziel ist es, die Kombination von Kurz- und Endlosfaserverstärkung in einem einzigen, leistungsfähigen Prozess-Schritt zu realisieren.“