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Die Staatssekretärin des nordrhein-westfälischen Wissenschaftsministeriums Gonça Türkeli-Dehnert setzte für den Ersatzneubau der Textilhalle auf dem Mönchengladbacher Campus den symbolischen ersten Spatenstich. Mit dem Bau der neuen Textilhalle startet der Bau- und Liegenschaftsbetrieb des Landes Nordrhein-Westfalen (BLB NRW) die Modernisierung für den renommierten Fachbereich Textil- und Bekleidungstechnik an der Hochschule Niederrhein.

Der Fachbereich Textil- und Bekleidungstechnik der Hochschule Niederrhein steht am Campus Mönchengladbach im Kontext einer langen historischen Tradition regionaler Textilindustrie. Architektonisch wird der Campus Webschulstraße durch seine industriellen Backsteingebäude aus dem frühen 20. Jahrhundert geprägt. Mit dem Ersatz-Neubau der Textilhalle startet die Erneuerung des Gesamtkomplexes. Ziel ist es, eine funktionale Vernetzung der Forschungs- und Lehrgebäude auf dem gesamten Campus zu schaffen. Innnovation und Nachhaltigkeit werden die Nutzung durch die Hochschule Niederrhein prägen: In das moderne Technikum für Textilveredlung des Fachbereichs für Textilund Bekleidungstechnik wird bereits 2025 mit Maschinen für eine emissionsarme, digitale Produktion im Industriemaßstab einziehen. Studierende, aber auch Partner aus der Wirtschaft und Wissenschaft erfahren in diesem Neubau einerseits die Grundlagen der Farbgebung, Ausrüstung oder Beschichtung von Textilien und erhalten andererseits unmittelbar Zugang zu Innovation und Forschung, wie z.B. der wasserfreien Plasmabehandlung oder der Textiltrocknung mit Wasserstoff. Der größte Fachbereich für diese Disziplin in ganz Europa kann mit diesem Bau an die textile Tradition anknüpfen und zugleich einen Beitrag zu einer soliden Ausbildung und Forschung für eine starke Textilwirtschaft in der Zukunft beitragen.

„In den kommenden Jahren realisieren wir hier auf einer limitierten Fläche viele Bauprojekte, um für den Fachbereich optimale Bedingungen zu schaffen. Das Besondere an der neuen Textilhalle sind die recycelten Klinkersteine, die optisch auf das Gesamt-Ensemble abgestimmt werden. Als BLB NRW sorgen wir für nachhaltigen Raum für Forschung und Lehre“, betont BLB NRW Geschäftsführerin Gabriele Willems. Der Ersatz-Neubau wird nachhaltig gebaut. Bis auf den Keller und das Treppenhaus wird das Gebäude in Massivholzbauweise errichtet. Vorteile sind, dass diese Bauweise gegenüber einer Stahlbetonkonstruktion leichter ist und bessere Wärmedämmeigenschaften besitzt. Für die Fassade der neuen Textilhalle werden recycelte Klinkersteine verwendet. Durch die Wiederverwendung rückgebauter Klinker können CO2-Emissionen gegenüber neu produzierten Steinen eingespart werden. Auch durch geänderte Herstellungsprozesse und Betonrezepturen sollen gemäß Herstellerangaben ungefähr 30 bis 50 Prozent weniger CO2-Emissionen beim Rohbau erreicht werden. Das Dach wird begrünt und mit einer leistungsstarken Photovoltaik- Anlage ausgestattet.

Die Besonderheit des Ersatz-Neubaus wird die transparente Gebäudegestaltung sein. Als Fenster zur Forschung macht er die Hochschulaktivitäten entlang der Rheydter Straße sichtbar und stärkt hiermit die urbane Wahrnehmung und Identität des Campus. Die vier großen Fenster ermöglichen Passanten einen Blick in die Textilhalle. Neben der großen Fensterfront im Erdgeschoss sorgt ein Lichtband im oberen Teil der Fassade für ausreichend Helligkeit in den Lehrräumen. „Die Hochschule Niederrhein ist einer unserer wichtigsten Partner, wenn es darum geht, Mönchengladbach als textilen Forschungs-, Entwicklungs- und Produktionsstandort von morgen aufzustellen. Das wird deutlich durch gemeinsame Projekte wie die Textilfabrik 7.0, aber auch durch die vielen klugen Köpfe, die die Hochschule Tag für Tag zu den Fachkräften von morgen ausbildet. Mit dem Bau der neuen Textilhalle schreiben das Land und der Bau- und Liegenschaftsbetrieb NRW an dieser Erfolgsgeschichte mit. Ich freue mich sehr über das architektonisch ansprechende und topmoderne Hochschulgebäude, dessen Bau wir heute einleiten“, stellt der Oberbürgermeister der Stadt Mönchengladbach, Felix Heinrichs, heraus.

Der Ersatz-Neubau ergänzt den Campus sinnvoll und setzt den Startschuss für den Ausbau des Fachbereichs Textil- und Bekleidungstechnik. Nach Fertigstellung zieht die Spinnerei in den Neubau, damit weitere Teilprojekte am Campus Mönchengladbach starten können. Die leergezogene denkmalgeschützte Spinnerei wird daraufhin kernsaniert. Teile der Spinnerei sowie der ehemaligen Textilveredelung werden perspektivisch abgebrochen, die grundlegende Bausubstanz bleibt jedoch erhalten. Die Spinnerei als Forschungs- und Lehrgebäude wird zudem modernisiert und energetisch ertüchtigt. Auch durch neu gestaltete Grünflächen entsteht eine hohe Aufenthaltsqualität für Studierende und Lehrende. Nach der Fertigstellung werden dem Fachbereich durch die modernisierte Spinnerei und den Neubau rund 2.500 Quadratmeter Nutzungsfläche mit modernsten Bedingungen für Forschung und Lehre zur Verfügung stehen.

Butadien ist eine wichtige Plattformchemikalie, um Polymere – u.a. für die Produktion von Autoreifen – herzustellen. Bislang wird das Monomer aber meist auf Basis von Erdöl gewonnen. Eine alternative Syntheseroute haben Forschende des Fraunhofer UMSICHT im Rahmen des Projektes Power2C4 untersucht. Im Fokus: ein katalytisches Verfahren unter Einsatz regenerativ erzeugten Stroms.

»Butadien spielt eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Polymeren«, ordnet UMSICHT-Wissenschaftler Marc Greuel ein. Neben Polybutadien, das in Autoreifen Anwendung findet, können Polytetrahydrofuran (PTHF), Polybutylenterephtalat (PBT) und Polybutylensuccinat (PBS) aus dem Monomer erzeugt werden. »Der Haken: Aktuell wird Butadien zu 95 Prozent als Nebenprodukt beim thermischen Zersetzen von Rohbenzin zu Ethen gewonnen – unter Ausstoß von Kohlendioxid. Zudem werden die Preise für Butadien perspektivisch ansteigen, da sich die Rohstoffbasis für Ethen immer mehr in Richtung Schiefergas verschiebt und dadurch die Produktionskapazität für Butadien sinkt.« Das Interesse an einem alternativen Herstellungsprozess ist also nicht nur aus Klimaschutzgründen groß.

Die Frage, wie eine nachhaltigere, emissionsärmere und auch günstige Syntheseroute aussehen kann, stand im Zentrum des Projektes Power2C4. Angesiedelt im Kompetenzzentrum »Virtuelles Institut – Strom zu Gas und Wärme« hat es Expertinnen und Experten des Fraunhofer UMSICHT, des Gas- und Wärme-Instituts Essen e.V., des Energiewirtschaftlichen Instituts an der Universität zu Köln, des Forschungszentrums Jülich, der Ruhr-Universität Bochum, des Wuppertal-Instituts und des ZBT Duisburg zusammengeführt. Ihre Zielsetzung: Flexibilitätsoptionen vor dem Hintergrund der Energiewende zu untersuchen. Im Fokus des Teilprojekts Power2C4 stand ein neues katalytisches Herstellungsverfahren unter Einsatz regenerativ erzeugten Stroms. Ausgangspunkt ist Ethanol, das zum Beispiel im Zuge einer Hydrierungsreaktion aus CO2 und elektrolytisch erzeugtem Wasserstoff gewonnen wird. Dieses Ethanol dient in einem zweiten Schritt zur Synthese von Butadien mittels des sogenannten Lebedev-Prozesses.

Vielversprechendes Katalysatorsystem identifiziert
Da der erste Schritt bereits Gegenstand zahlreicher Forschungsaktivitäten ist, konzentrierten sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf die Weiterveredlung des Ethanols zu Butadien und die Verfahrenskopplung beider Schritte. »Wir haben u.a. ein neues Katalysatorsystem auf Basis eines synthetischen Saponiten identifiziert und anschließend synthetisiert«, erklärt Dr. Barbara Zeidler-Fandrich vom Fraunhofer UMSICHT. Die Testung der katalytischen Aktivität erfolgte in einer eigens konstruierten Versuchsanlage. »Aufbauend auf einem ersten Screening haben wir aussichtsreiche Materialien weiter optimiert. Das Ergebnis: Verglichen mit dem unmodifizierten Ausgangsmaterial lässt sich die Butadien-Selektivität im Rahmen der Katalysatoroptimierung deutlich erhöhen. Allerdings ist auch klar geworden, dass noch weiteres Potenzial zur Verbesserung der Katalysatorperformance besteht.«

Nachhaltigkeitsbewertung des Power-to-Butadien-Prozesses
Wie nachhaltig dieser Power-to-Butadien-Prozess wirklich ist, haben Dr. Markus Hiebel und Dr. Daniel Maga vom Fraunhofer UMSICHT in einer Life Cycle Analysis (LCA) untersucht. Beleuchtet haben sie dabei – neben unterschiedlichen Katalysatoren – die Herstellungsmethode von Ethanol und die Relevanz der eingesetzte Energiequelle. »Wir konnten zeigen, dass der Lebedev-Prozess je nach verwendeter Ethanol- und Energiequelle das Potenzial hat, Butadien und damit auch Styrol-Butadien-Kautschuk aus biobasiertem Ethanol oder CO2-basiertem Ethanol herzustellen und CO2-Emissionen zu reduzieren«, so Daniel Maga. »Damit ermöglicht der Power2C4-Prozess die Nutzung alternativer Kohlenstoffquellen.« Besonders die Nutzung von Ethanol aus Restbiomasseströmen wie Bagasse oder Stroh eröffne Wege, Treibhausgasemissionen von Butadien deutlich zu reduzieren. Zudem führe ein Strommix mit immer höheren Anteilen an erneuerbaren Energien zur Möglichkeit, Treibhausgasreduktionen über Carbon-Capture-and-Utilization-Prozesse (CCU) zu realisieren.
 
FÖRDERHINWEIS
Das Kompetenzzentrum »Virtuelles Institut – Strom zu Gas und Wärme« wird gefördert durch das »Operationelle Programm zur Förderung von Investitionen in Wachstum und Beschäftigung für Nordrhein-Westfalen aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung« (OP EFRE NRW) sowie durch das Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen.

Mit der Entwicklung einer Batterie aus umweltfreundlichen Textilien hat Sandra Gellner, Doktorandin der Hochschule Niederrhein, eine Auszeichnung auf einer internationalen Konferenz erhalten. Die Doktorandin arbeitet im Bereich Smart Electronic Textiles an der Schnittstelle der Fachbereiche Elektrotechnik und Informatik sowie Textil- und Bekleidungstechnik.

Ihr Vortrag „Textile-Based Battery Using A Biodegradable Gel-Electrolyte“ wurde auf der internationalen Konferenz E-Textiles 2020 („2nd International Conference on the Challenges, Opportunities, Innovations and Applications in Electronic Textiles“ mit dem Best Student Presentation Award ausgezeichnet. Die virtuell stattfindende internationale Konferenz gibt verschiedenen Expertinnen und Experten die Möglichkeit, ihre aktuelle Forschung im Bereich intelligenter Textilien vorzustellen.

Sandra Geller, 29 Jahre jung, wohnhaft in Duisburg, hatte zuvor an der Universität Duisburg-Essen NanoWissenschaften studiert. Im Rahmen ihrer Promotion an der Hochschule Niederrhein hat sie eine textil-basierte, ein Millimeter hohe Batterie entwickelt, welche aus umweltfreundlichen Materialien inklusive eines biologisch abbaubaren Gel-Elektrolyten besteht. Durch die textile Architektur ist die Batterie flexibel und kann um 180 Grad in beiden Richtungen gebogen werden, ohne einen Kurzschluss zu erzeugen. Die Wahl der Werkstoffe ermöglicht zudem einen Betrieb ohne zusätzliche Verkapselung.

„Diese Auszeichnung bestätigt die exzellente interdisziplinäre Zusammenarbeit der beiden Fachbereiche und ermutigt uns den Weg gemeinsam weiter zu bestreiten“, sagen die beiden Professorinnen Anne Schwarz-Pfeiffer (Fachbereich Textil- und Bekleidungstechnik) und Ekaterina Nannen (Fachbereich Elektrotechnik und Informatik). Damit sei der Grundstein für eine gemeinsame fachbereichsübergreifende Lehre auf dem Gebiet der smarten Textilien mit dem gemeinsamen Wahlpflichtfach Smart Electronic Textiles gelegt.

Neben Sandra Gellner hielt auch die Doktorandin Ramona Nolden der Hochschule Niederrhein einen Vortrag mit dem Titel „Smart Glove with an Arduino-Controlled Textile Bending Sensor, Textile Data Conductors and Feedback Using LED-FSDs TM and Embroidery Technology“. Sie entwickelte einen intelligenten Handschuh, der aus einem integrierten textilen Biegesensor im Finger, funktionalen Pailletten auf dem Handrücken, einer ansteckbaren Manschette mit einem Mikrocontroller und einer Energiequelle besteht.