Textination Newsline

Challa Kumar hat Methoden zur Herstellung neuartiger kunststoffähnlicher Materialien aus Proteinen und Textilien entwickelt.

Jedes Jahr fallen weltweit 400 Millionen Tonnen Plastikmüll an. Zwischen 19 und 23 Millionen Tonnen dieses Plastikmülls gelangen in aquatische Ökosysteme, der Rest landet im Boden. Weitere 92 Millionen Tonnen Textilabfälle werden zusätzlich jährlich erzeugt.

Challa Kumar, emeritierter Chemieprofessor, war es leid, dass die Menschen immer mehr Giftmüll in die Umwelt pumpen und fühlte sich gezwungen, etwas zu tun. Für den Chemiker bedeutete dies, sein Fachwissen für die Entwicklung neuer, nachhaltiger Materialien einzusetzen.

„Jeder sollte darüber nachdenken, wo immer er kann, auf fossilen Brennstoffen basierende Materialien durch natürliche zu ersetzen, um unserer Zivilisation zu helfen zu überleben", sagt Kumar. „Das Haus brennt, wir können nicht warten. Wenn das Haus brennt und man beginnt, einen Brunnen zu graben, dann wird das nicht funktionieren. Es ist an der Zeit, das Haus zu löschen.“

Kumar hat zwei Technologien entwickelt, die Proteine bzw. Textilien verwenden, um neue Materialien zu schaffen. Die Technology Commercialization Services (TCS) der UConn haben für beide Technologien vorläufige Patente angemeldet.

Inspiriert von der Fähigkeit der Natur, eine Vielzahl funktioneller Materialien zu konstruieren, entwickelten Kumar und sein Team eine Methode zur Herstellung stufenlos steuerbarer, ungiftiger Materialien.

„Die Chemie ist das Einzige, was uns in die Quere kommt“, so Kumar. „Wenn wir die Proteinchemie verstehen, können wir Proteinmaterialien herstellen, die so stark wie ein Diamant oder so weich wie eine Feder sind.“

Die erste Innovation ist ein Verfahren zur Umwandlung natürlich vorkommender Proteine in kunststoffähnliche Materialien. Kumars Student, Ankarao Kalluri '23 Ph.D., arbeitete an diesem Projekt.

Proteine haben „reaktive Gruppen“ auf ihrer Oberfläche, die mit Substanzen reagieren können, mit denen sie in Berührung kommen. Kumar und sein Team nutzten sein Wissen über die Funktionsweise dieser Gruppen, um Proteinmoleküle durch eine chemische Verbindung miteinander zu verknüpfen.

Bei diesem Prozess entsteht ein sogenannter Dimer - ein Molekül, das aus zwei Proteinen besteht. Anschließend wird das Dimer mit einem anderen Dimer zu einem Tetramer verbunden, und so weiter, bis ein großes 3D-Molekül entsteht. Dieser 3D-Aspekt der Technologie ist einzigartig, da die meisten synthetischen Polymere lineare Ketten aufweisen.

Dank dieser innovativen 3D-Struktur kann sich das neue Polymer wie ein Kunststoff verhalten. Genau wie die Proteine, aus denen es besteht, kann sich das Material dehnen, seine Form verändern und falten. So kann das Material mit Hilfe der Chemie für eine Vielzahl von spezifischen Anwendungen maßgeschneidert werden.

Da Kumars Material aus Proteinen und einer biologisch verbindenden Chemikalie besteht, kann es im Gegensatz zu synthetischen Polymeren biologisch abgebaut werden, so wie es pflanzliche und tierische Proteine natürlich tun.

„Die Natur baut Proteine ab, indem sie die Amidbindungen in ihnen aufspaltet“, sagt Kumar. „Sie verfügt über Enzyme, die diese Art von Chemie beherrschen. Wir haben die gleichen Amidbindungen in unseren Materialien. Die gleichen Enzyme, die in der Biologie arbeiten, sollten also auch bei diesem Material funktionieren und es auf natürliche Weise abbauen.“

Im Labor stellte das Team fest, dass sich das Material innerhalb weniger Tage in saurer Lösung zersetzt. Jetzt untersuchen sie, was passiert, wenn sie dieses Material im Boden vergraben, was das Los vieler Post-Consumer-Kunststoffe ist.

Sie haben gezeigt, dass das Material auf Proteinbasis eine Vielzahl von kunststoffähnlichen Produkten bilden kann, darunter Kaffeetassendeckel und dünne transparente Folien. Es könnte auch zur Herstellung von feuerfesten Dachziegeln oder höherwertigen Materialien wie Autotüren, Raketenspitzen oder Herzklappen verwendet werden.

Die nächsten Schritte für diese Technologie bestehen darin, ihre mechanischen Eigenschaften, wie Festigkeit oder Flexibilität, sowie ihre Toxizität weiter zu testen.

„Ich denke, wir brauchen ein soziales Bewusstsein dafür, dass wir keine toxischen Substanzen in die Umwelt bringen dürfen“, sagt Kumar. „Das geht einfach nicht. Wir müssen damit aufhören. Und wir können auch keine Materialien verwenden, die aus fossilen Brennstoffen stammen.“

Kumars zweite Technologie beruht auf einem ähnlichen Prinzip, verwendet aber nicht nur Proteine, sondern solche, die mit Naturfasern, insbesondere Baumwolle, verstärkt sind.

„Durch die sich schnell verändernde Modeindustrie entsteht jedes Jahr eine Menge Textilabfall“, sagt Kumar. „Warum sollten wir diese Abfälle nicht nutzen, um nützliche Materialien herzustellen - Abfall in Wohlstand umzuwandeln.“

Genau wie die kunststoffähnlichen Proteinmaterialien (Proteios, abgeleitet von den griechischen Originalwörtern) erwartet Kumar, dass die aus Proteinen und Naturfasern hergestellten Verbundmaterialien biologisch abbaubar sind, ohne toxische Abfälle zu produzieren.

Im Labor hat Kumars ehemaliger Student, der Doktorand Adekeye Damilola, viele Objekte aus Protein-Gewebe-Verbundstoffen hergestellt, darunter kleine Schuhe, Tische, Blumen und Stühle. Dieses Material enthält Textilfasern, die als Bindemittel für die Proteine dienen, und nicht die Vernetzungschemikalien, die Kumar für die proteinbasierten Kunststoffe verwendet.

Die Querverbindung verleiht dem neuartigen Material die Festigkeit, die es braucht, um dem Gewicht standzuhalten, das beispielsweise auf einem Stuhl oder Tisch lastet. Die natürliche Affinität zwischen Fasern und Proteinen ist der Grund, warum es so schwierig ist, Lebensmittelflecken aus der Kleidung zu entfernen. Die gleiche Anziehungskraft sorgt für starke Materialien aus Proteinfasern.

Kumars Team hat zwar bisher nur mit Baumwolle gearbeitet, geht aber davon aus, dass sich andere Fasermaterialien wie Hanffasern oder Jute aufgrund ihrer inhärenten, jedoch ähnlichen chemischen Eigenschaften wie Baumwolle auch so verhalten würden.

„Das Protein haftet auf natürliche Weise an der Oberfläche des Materials“, sagt Kumar. „Wir nutzten diese Erkenntnis, um zu sagen: 'Hey, wenn es sich so fest an Baumwolle bindet, warum machen wir dann nicht ein Material daraus? Und es funktioniert, es funktioniert erstaunlich."

Mit der Unterstützung von TCS sucht Professor Kumar derzeit nach Industriepartnern, um diese Technologien auf den Markt zu bringen. Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Michael Invernale unter michael.invernale@uconn.edu.

Wissenschaftler der Universität Swansea haben Pionierarbeit geleistet und ein Verfahren entwickelt, bei dem der in weggeworfenen Gesichtsmasken enthaltene Kohlenstoff in hochwertige einwandige Kohlenstoff-Nanoröhren (CNT) umgewandelt wird, die anschließend zur Herstellung von Ethernet-Kabeln mit Breitbandqualität verwendet werden.
 
Die Studie, die in der Fachzeitschrift Carbon Letters veröffentlicht wurde, beschreibt, wie diese neue grüne Chemie eingesetzt werden könnte, um Materialien, die sonst weggeworfen würden, wiederzuverwerten und in hochwertige Materialien für konkreten Einsatzzwecke umzuwandeln. Die mit dieser Technik hergestellten CNT haben das Potenzial, nicht nur in Ethernet-Kabeln verwendet zu werden, sondern auch bei der Herstellung von leichten Batterien, die in Elektroautos und Drohnen zum Einsatz kommen.

Professor Alvin Orbaek White vom Forschungsinstitut für Energiesicherheit (ESRI) der Universität Swansea:
„Einweg-Gesichtsmasken sind eine wirkliche Katastrophe für das Recyclingsystem, da sie riesige Mengen an Plastikmüll erzeugen - ein Großteil davon landet in unseren Ozeanen. Im Rahmen der Studie haben wir festgestellt, dass der Kohlenstoff im Inneren der Gesichtsmaske als ziemlich gutes Ausgangsmaterial für die Herstellung hochwertiger Materialien wie CNTs verwendet werden kann.“

„CNTs sind sehr begehrt, weil sie herausragende physikalische Eigenschaften besitzen und in der industriellen Herstellung sehr viel teurer sind. Mit dieser Studie haben wir also gezeigt, dass wir sehr hochwertige Materialien herstellen können, indem wir CNTs aus eigentlich wertlosen Gesichtsmaskenabfällen verarbeiten.“

Das Team untersuchte ebenfalls die mit diesem Verfahren verbundenen Energiekosten und kam zu dem Schluss, dass die Technik nicht nur im Hinblick auf den Ressourcenverbrauch umweltfreundlich ist, sondern auch in Bezug auf die Erzeugung eines Produktwert im Gegensatz zur Abfallerzeugung. Darüber hinaus war das mit den CNTs hergestellte Ethernet-Kabel von guter Qualität und entsprach den Übertragungsgeschwindigkeiten der Kategorie 5, wobei es die in den meisten Ländern, einschließlich des Vereinigten Königreichs, für das Breitband-Internet festgelegten Richtwerte leicht übertraf.

Professor Orbaek White:
„Die Verwendung von CNT-Folien in Batterien anstelle von Metallfolien hat geringere Auswirkungen auf die Umwelt, da die Verwendung von Kohlenstoff die Notwendigkeit von Bergbau- und Förderaktivitäten ausgleicht. Diese Arbeit ist von entscheidender Bedeutung, da sie nicht nur zu einer Kreislaufwirtschaft beiträgt, sondern auch skalierbar und für die industrielle Verarbeitung geeignet ist und im Kern eine grüne Chemie darstellt.“

Wenn Kunststoffe in die Umwelt gelangen, bringt das viele negative Auswirkungen mit sich: Diese reichen von erstickenden Lebewesen über den Transfer innerhalb der Nahrungskette bis zu den physikalischen Auswirkungen auf ein Ökosystem. Hinzu kommen Gefahren durch Freisetzung von Additiven, Monomeren und kritischen Zwischenprodukten von Stoffwechselvorgängen, den Metaboliten. Wie groß die langfristige Tragweite der Kunststoffemissionen tatsächlich ist, steht zum aktuellen Zeitpunkt noch nicht fest. Um eine politische Entscheidungsgrundlage für den Umgang mit Kunststoffemissionen zu schaffen, haben Forschende des Fraunhofer UMSICHT und der Ruhr-Universität Bochum daher von Dezember 2017 bis Ende August 2021 im Projekt »PlastikBudget« einen Budgetansatz und eine LCA-Wirkungsabschätzungsmethodik entwickelt. Jetzt haben die Forschenden das Projekt abgeschlossen. Das Ergebnis: Allein beim Autofahren emittiert ein Mensch durch den Reifenabrieb mehr als die Hälfte seines individuellen Plastik-Emissions-Budgets.

Sechs Prozent des globalen Erdölverbrauchs fließen in die Kunststoffindustrie – Tendenz steigend. Während die Kunststoffindustrie in vielen Ländern einen wichtigen Wirtschaftsfaktor darstellt, gelangen immer mehr Kunststoffabfälle in Böden und Ozeane. Meist in Form hochmobiler, kleiner bis großer Plastikfragmente können die Kunststoffemissionen nicht mehr aus der Umwelt zurückgewonnen werden. Gleichzeitig sind die langfristigen Auswirkungen von Plastik in der Umwelt kaum vorhersehbar.

Aufgrund der globalen und generationsübergreifenden Dimension des Problems ist es wichtig, dass Wissenschaft, Wirtschaft und Konsumierende gemeinsam an einer Lösung arbeiten. Ein Ziel des Verbundprojekts PlastikBudget ist deshalb, die heutigen Plastikemissionen zu quantifizieren und ein Plastik-Emissions-Budget abzuleiten. Auf dieser Grundlage können die Forschenden quantitative Emissionsziele formulieren, die zur Legitimation von politischen Entscheidungen dienen. Besonders der Weg aus empirisch gesicherten Daten und normativen Wertvorstellungen zu einem konkreten Emissionsbudget bildet dabei das Kernziel des Projektes.

Von der Recherche zum Pro-Kopf-Emissionsbudget
Gestartet mit einer grundlegenden Recherche zu Plastikmengen in der Umwelt adressiert das Projekt daher zwei große Themen: Die Entwicklung eines Budgetansatzes und die Entwicklung einer Wirkungsabschätzungsmethode, die in Ökobilanzen genutzt werden kann, um potenzielle Umweltwirkungen von Plastikemissionen zu berücksichtigen. Partizipative Formate runden das Vorhaben ab. So verankern sich die Ergebnisse in politischen und wissenschaftlichen Diskursen. Im Projektverlauf beantworten die Forschenden folgende Fragen: Welche Mengen Kunststoff werden aktuell eingetragen und welche Mengen haben sich bereits akkumuliert? Welche Mengen an Kunststoff in der Umwelt ist gerade noch akzeptabel? Wie lange dauert der Abbau von Kunststoffen in realen Umweltkompartimenten? Wie werden die Risiken durch verschiedene Kunststoffemissionen adäquat abgebildet? Aus den Antworten berechnen sie schließlich einen Wert für die aktuellen Emissionen und das aus ihrer Sicht akzeptable Emissionsbudget.

250 Millionen Tonnen PPE für 7,8 Mrd. Menschen
Um Kunststoffverschmutzung zu messen, haben die Forschenden im Projekt PlastikBudget das persistenzgewichtete Plastikemissionsäquivalent (kurz: PPE) entwickelt. Dieses stellt eine virtuelle Masse dar, die den Zeitraum berücksichtigt, bis eine spezifische Kunststoffemission z. B. in Boden, Süßwasser oder Meerwasser abgebaut ist. Relevante Eigenschaften dafür sind der Ort der Emission, der Materialtyp, die Form der Kunststoffemission sowie die Größe des emittierten Kunststoffteils und das finale Umweltkompartiment, in dem der Kunststoff verbleibt. Im Falle von Kunststoffen, die innerhalb eines Jahres vollständig abbauen, entspricht das Plastikemissionsäquivalent der realen Masse. Ist die Abbauzeit länger, vergrößert es sich entsprechend.

»Ausgehend von der These, dass die bereits heute in der Umwelt akkumulierte Gesamtmenge der Kunststoffe gerade eine kritische Menge erreicht hat, konnten wir ein globales Plastikemissionsbudget von 250 Millionen Tonnen PPE berechnen«, erklärt Jürgen Bertling, Projektleiter des Vorhabens und Wissenschaftler am Fraunhofer UMSICHT. »Wenn jedem der 7,8 Mrd. Menschen die gleichen Emissionsrechte zugesprochen werden, ergibt sich so ein Individualbudget von 31,9 Kilogramm PPE pro Person und Jahr«.

Autofahren verbraucht die Hälfte des individuellen Plastikbudgets
Allein der Reifenabrieb beim Autofahren entspricht aber schon einem Plastikemissionsäquivalent von 16,5 kg PPE pro Jahr und verbraucht damit über 50 Prozent des individuellen Budgets. Auch das Littern von zehn Coffee-to-go-Einwegbechern würde mit 13,5 kg PPE im Jahr mehr als ein Drittel des eigenen Budgets verbrauchen. »Das liegt daran, dass die verwendeten Kunststoffe bei Einwegbechern schwerer abbaubar sind als der Kautschuk des Reifens«, erläutert Jan Blömer vom Fraunhofer UMSICHT, der wesentlich an der Entwicklung der Berechnungsmethodik beteiligt war. Auch der Verbrauch einer Spule Polyamids für einen Rasentrimmer, die bei der Verwendung Mikroplastik freisetzt, fällt mit 5,1 Kilogramm PPE erheblich ins Gewicht. Mikrobeads in Kosmetik oder das einmalige Abschleifen einer Haustür verbrauchen mit 1,1 kg PPE und 0,5 kg PPE hingegen deutlich weniger vom individuellen Emissionsbudget, sind aber dennoch in der Gesamtbilanz durchaus relevant.

Auch viele andere alltägliche Tätigkeiten führen zu Kunststoffemissionen. Trotzdem zeigen die Forschenden, dass in verschiedenen Szenarien die berechneten Budgetgrenzen eingehalten werden können. Ein solches Szenario bringt allerdings auch erheblichen Aufwand und massive Änderungen unseres heutigen Umgangs mit Kunststoffen mit sich. Ein mögliches Szenario zur Einhaltung des Budgets wäre eine Reduktion der Emissionen um mehr als 50 Prozent, wenn zeitgleich mindestens 50 Prozent aller Emissionen aus gut abbaubaren Kunststoffen bestehen würden.
Weitere Arbeit zur Berücksichtigung von Kunststoffemissionen in Ökobilanzen

Das im Projekt PlastikBudget entwickelte persistenzgewichtete Plastikemissionsäquivalent könnte zukünftig auch eine neue Wirkungskategorie in Ökobilanzen darstellen. »Mit Hilfe von Faktoren, die die Persistenz von Kunststoffen in der Umwelt wiederspiegeln, lassen sich so zukünftig verschiedene Produktalternativen hinsichtlich ihres Plastikemissions-Footprints vergleichen« so Dr. Daniel Maga, der die entsprechende Weiterentwicklung der Ökobilanzmethodik beim Fraunhofer UMSICHT koordiniert. Hier findet ein entsprechender Austausch mit Unternehmen statt. Die Implementierung in der Ökobilanzmethodik und den zugehörigen Softwarelösungen erfordert aber eine breite Akzeptanz in der wissenschaftlichen Community und muss in entsprechenden Normungsgremien vorbereitet werden.

Fraunhofer Institute ebnen neue Wege

Eine nachhaltige Gesellschaft mit klimaneutralen Prozessen benötigt erhebliche Anpassungen in den Wertschöpfungsketten, die nur durch Innovationen möglich werden. Sieben Einrichtungen der Fraunhofer-Gesellschaft bündeln im Leitprojekt »Waste4Future« ihre Kompetenzen, um neue Lösungen für dieses Ziel zu entwickeln, von der Rohstoffbasis über die Stoffströme und Verfahrenstechnik bis zum Ende des Lebenszyklus eines Produkts. Insbesondere wollen sie die Energie- und Ressourceneffizienz beim Einsatz von Kunststoffen erhöhen und somit den Weg ebnen für eine Chemieindustrie, die weniger fossile Rohstoffe benötigt und weniger Emissionen verursacht.

Ohne Kunststoffe wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder Polystyrol (PS), die derzeit fast durchweg aus fossilen Rohstoffen hergestellt werden, wären viele Alltagsprodukte und moderne Technologien undenkbar. Der im Kunststoff enthaltene Kohlenstoff ist dabei eine wichtige Ressource für die chemische Industrie. Wenn es gelingt, solche kohlenstoffhaltigen Bestandteile in Abfällen besser zu erkennen, besser zu verwerten und daraus wieder hochwertige Ausgangsmaterialien für die Industrie herzustellen, kann der Kohlenstoff im Kreislauf gehalten werden. Das reduziert nicht nur den Bedarf an fossilen Ressourcen, sondern auch die Umweltverschmutzung mit CO₂-Emissionen und Plastikmüll. Zugleich verbessert sich die Versorgungssicherheit der Industrie, weil eine zusätzliche Kohlenstoffquelle erschlossen wird.

Im Leitprojekt »Waste4Future« sollen deshalb neue Möglichkeiten für das Recycling von Kunststoffen geschaffen werden, um den darin enthaltenen Kohlenstoff als »grüne« Ressource für die Chemieindustrie bereitzustellen. »Wir bahnen somit den Weg für eine Kohlenstoff-Kreislaufwirtschaft, in der aus Kunststoffabfällen wertvolle neue Basismoleküle gewonnen und Emissionen weitgehend vermieden werden: Der Abfall von heute wird zur Ressource von morgen«, sagt Dr.-Ing. Sylvia Schattauer, stellvertretende Leiterin des Fraunhofer-Instituts für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS, das die Federführung für das Projekt hat. »Mit dem Know-how der beteiligten Institute wollen wir zeigen, wie das umfassende Recycling von kunststoffhaltigen Abfällen ohne Verlust von Kohlenstoff durch ineinandergreifende, vernetzte Prozesse möglich und schlussendlich auch wirtschaftlich ist.« Ergebnis des bis Ende 2023 laufenden Projekts sollen innovative Recyclingtechnologien für komplexe Abfälle sein, mit denen sich hochwertige Rezyklate gewinnen lassen.

Konkret geplant ist die Entwicklung eines ganzheitlichen, entropiebasierten Bewertungsmodells, das die bis dato prozessgeführte Recyclingkette zu einer stoffgeführten Kette reorganisiert (Entropie = Maß für die Unordnung eines Systems). Eine neuartig geführte Sortierung erkennt, welche Materialien und insbesondere welche Kunststofffraktionen im Abfall enthalten sind. Aufbauend auf dieser Analyse wird der Gesamtstrom getrennt und für die entstehenden Teilströme dann zielgerichtet entschieden, welcher Weg des Recyclings für diese spezifische Abfallmenge der technisch, ökologisch und ökonomisch sinnvollste ist. Was mittels werkstofflichen Recyclings nicht weitergenutzt werden kann, steht für chemisches Recycling zur Verfügung, stets mit dem Ziel des maximal möglichen Erhalts von Kohlenstoffverbindungen. Die thermische Verwertung kunststoffhaltiger Abfälle am Ende der Kette ist damit eliminiert.

Die Herausforderungen für Forschung und Entwicklung sind beträchtlich. Dazu gehören die komplexe Bewertung sowohl von Inputmaterialien als auch von Rezyklaten nach ökologischen, ökonomischen und technischen Kriterien. Das werkstoffliche Recycling gilt es zu optimieren, Verfahren und Technologien für die Schlüsselstellen der stofflichen Nutzung von Kunststofffraktionen müssen etabliert werden. Außerdem ist geeignete Sensorik zu entwickeln, die Materialien im Sortiersystem zuverlässig identifizieren kann. Dabei kommen auch Methoden des maschinellen Lernens zum Einsatz, und es wird eine Verknüpfung mit einem digitalen Zwilling angestrebt, der die Eigenschaften der prozessierten Materialien repräsentiert.

Für die Entwicklung der entsprechenden Lösungen stehen die beteiligten Institute im engen Austausch mit Unternehmen aus der chemischen Industrie und Kunststoffverarbeitung, der Abfallwirtschaft, dem Recycling-Anlagenbau und dem Recycling-Anlagenbetrieb, um zielgerichtet den Bedarf der Industrie zu berücksichtigen und somit die Chancen auf eine schnelle Umsetzung der erzielten Ergebnisse zu erhöhen.

Am Fraunhofer-Leitprojekt »Waste4Future« sind folgende Einrichtungen beteiligt:

• Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS (Federführung)
• Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP
• Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS
• Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB
• Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR
• Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF
• Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV

In dem Innovationsprojekt „AgriTex“ setzt sich die WESOM Textil GmbH gemeinsam mit dem Faserinstitut Bremen e.V. und dem Institut für Polymer- und Produktionstechnologien e.V. zum Ziel, ein kompostierbares technisches Textil zu entwickeln, das unter anderem in der Landwirtschaft zum Einsatz kommen soll. Das Projekt wird über drei Jahre aus Mitteln des Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) gefördert und hat ein Fördervolumen von rund 570.000 Euro. Ein entsprechender Antrag wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im April 2020 bewilligt.
 
Kunststoffe sind nicht mehr aus dem Alltag wegzudenken und kommen in den unterschiedlichsten Bereichen zum Einsatz. Gleichzeitig stellt die Umweltverschmutzung durch Plastikmüll eines der größten globalen Probleme unserer Zeit dar. Zwar gibt es für die sinnvolle und umweltverträgliche Entsorgung von Kunststoffen bereits verschiedene Möglichkeiten, z.B. das Recycling oder auch die thermische Verwertung. Allerdings kann nicht immer gewährleistet werden, dass die Abfälle auch in die entsprechenden Entsorgungswege eingebracht werden können. Beispielsweise in der Landwirtschaft kann selbst bei sachgemäßem Gebrauch eine Freisetzung nicht immer verhindert werden oder eine Rückführung ist anwendungsbedingt nicht möglich. Biologisch abbaubare Kunststoffe können beitragen, dieses Problem zu lösen, doch verrotten viele der heutigen Produkte nur sehr langsam, da ansonsten die erforderliche Stabilität und Robustheit nicht gewährleistet werden kann.
     
Die Zielsetzung der Projektpartner mit dem Projekt "AgriTex" ist es, ein innovatives, biologisch abbaubares Textil für Anwendungen in der Landwirtschaft zu entwickeln. Das Textil hält einerseits während der Nutzung höchsten mechanischen und witterungsbedingten Anforderungen stand, verrottet andererseits nach Ablauf einer vorher definierten Nutzungsdauer schnell unter natürlichen Bedingungen in der Umwelt oder auf dem Kompost. Ermöglicht wird dieses Zwei-Phasen-Verhalten durch eine neuartige Bikomponentenfaser aus dem biologisch abbaubaren Kunststoff PLA. Die neue Technologie soll anhand eines Hagelschutznetzes für den Obstanbau entwickelt und erprobt werden. Hagelschutznetze sind erheblichen Belastungen durch verschiedene Witterungsbedingungen ausgesetzt und müssen in der Regel nach wenigen Saisons ausgetauscht werden. Die fachgerechte Entsorgung der alten Netze stellt dabei einen erheblichen Kostenfaktor für die landwirtschaftlichen Betriebe dar. Durch "AgriTex" können die Netze zukünftig kostenneutral mit anderen biologischen Abfällen kompostiert werden. Darüber hinaus verbleiben ungewollt freigesetzte Netzbestandteile, die sich z.B. durch Stürme oder Wildschäden aus dem Netzaufbau lösen, nicht mehr langfristig in der Umwelt und die Belastung der Ökosysteme durch Kunststoffmüll wird effektiv verhindert. Die ökologischen und ökonomischen Vorteile der neuen Technologie sind dabei nicht nur im Obstanbau gefragt, sondern werden zukünftig auch für viele andere Anwendungen in der Landwirtschaft, dem Landschaftsbau oder auch der Fischerei interessant sein.

Die Idee zum Projekt „AgriTex“ entstand im Rahmen des Innovationsnetzwerks PREVON - Production Evolution Network, das über das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) gefördert wird. Im Zuge der Mitgliedschaft werden die Partner aktiv bei der Realisierung von F&E-Projekten sowie der Sicherstellung der Finanzierung unterstützt.

• Visuelles Marketing wird angesichts der E-Commerce-Konkurrenz für den stationären Handel wichtiger
• Display Mannequins stehen dabei im Fokus
• Emotionalität ist entscheidend
• Auch Individualität und Flexibilität sind gefragt
• Der Trend geht zu semi-abstrakten Figuren, wobei es regionale und Genre-Unterschiede gibt
• Customized-Anteil steigt
• Nachhaltigkeit bleibt nachhaltig Thema

 Die EuroShop zählt zu den Messen, die stets auch optisch reich an Highlights sind. Besonderen Hochgenuss bietet dabei naturgemäß die Visual Merchandising Halle, Ausstellungsort der Display Mannequins und Store Window Decorations. Im März 2017 ist es die Halle 11 des Düsseldorfer Messegeländes (statt bisher der Halle 4), die sich in eine POS-Erlebniswelt verwandeln wird. Viel Aufmerksamkeit dürfte ihr gewiss sein. Denn angesichts der E-Commerce-Konkurrenz werden das visuelle Marketing und daraus resultierend ein emotionaler, individueller Auftritt für stationäre Einzelhändler immer wichtiger. „Das Bedürfnis der Konsumenten nach Emotionen wird das übergeordnete Thema der EuroShop werden“, ist nicht nur Andreas Gesswein überzeugt, CEO des Unternehmens Genesis Display aus Auetal.

Display Mannequins haben besonderes Potenzial, Stimmungen zu erzeugen. Nicht ohne Grund stellte der Düsseldorfer Gestalter für visuelles Marketing Domagoj Mrsic sie bei einer seiner Inszenierungen einst als „Superheroes“ dar, als Superman und Wonder Woman, Batman und Catwoman, Spiderman und Spiderwoman. Gut gemacht, sind Figuren in gewisser Weise wirklich Helden. Mit ihrem Aussehen, ihrer Haltung, Gestik und Mimik sind sie in der Lage, Schaufenstern und Instore-Dekorationen Leben einzuhauchen, als verkaufsförderndes Stimulans zu wirken oder zumindest Sympathie, Interesse und Neugier zu wecken. Wenn sie nicht gerade kopflos und abstrakt sind, geben sie Handelshäusern und Marken Profil und Gesicht. Mit der Macht ihrer Pose vermögen sie es Stellung zu beziehen, welche Zielgruppe angesprochen, welcher Modegrad und welches Preislevel bedient werden sollen. Zudem können sie, gerade wenn sie in Gruppen auftreten, dem Betrachter Geschichten erzählen. Unvergessen die Figurenserie „Ugly’s“ des niederländischen Anbieters Hans Boodt, die humorvoll Männer aus dem wahren Leben nachahmte, statt „Jungs“ mit wohlgeformten Waschbrettbäuchen abzubilden. Ein langer Schmächtiger war ebenso dabei wie ein kleiner Untersetzter, gekleidet in Liebestöter-Unterwäsche. „Die neue Generation der Mannequins wird mehr über die Marke aussagen. Sie wird dazu beitragen, mehr über die wesentlichen Werte der Brand zu kommunizieren und sie vom Wettbewerb abzusetzen“, sagt Jean-Marc Mesguich, CEO von Window France mit Sitz in Carros.

Das Angebotsspektrum der Figurenbranche ist breit: Neben Top-Model-Doubles umfasst es Plus-Size-Beautys, Europäer, Afrikaner und Asiaten, besagte Superheroes und lustige Normalos. Küssende Paare sind ebenso dabei wie Sumo-Ringer. Nach dem Motto „bloß nicht tierisch ernst“ kamen die Anbieter längst auch auf den Hund oder die Katze. Und sogar auf das Chamäleon, denn so manche Figur entpuppt sich als Verwandlungskünstler. „Cameleon“ zum Beispiel ist ein patentiertes Konzept von Window France: Hunderte von Augen und Lippen stehen zur Wahl, Wimpern lassen sich ankleben, Perücken auf- und absetzen, das Make-up variieren oder dank Magneten gleich das ganze Gesicht. Einem permanent neuen POS-Auftritt steht damit nichts im Wege. Dazu gesellen sich eine im Markt inzwischen riesige Farb- und Materialvielfalt: Oberflächen aus Samt und Gummi sind ebenso zu haben wie Metallic-Lackierungen oder Beton- und Kupfer-Optiken.

Angesichts dessen, was in den letzten Jahren alles präsentiert wurde, fragt man sich, was jetzt noch Neues kommen kann. Wobei das Gros von Modehandel und Markenindustrie schon die vorhandenen Möglichkeiten zuletzt nicht annähernd ausreizte. In den vergangenen Jahren wurden vor allem abstrakte Figuren nachgefragt. „Sie sind vielseitig einsetzbar und einfach zu handhaben, da zum Beispiel keine Perücken und kein Make-up gestylt werden müssen“, kennt Andreas Gesswein (Genesis Display) die Gründe und ergänzt: „Leichter zu kopieren sind sie allerdings auch und damit in jedem Preissegment erhältlich.“ In der Praxis geht Effizienz mitunter erkennbar vor Emotion. „Doch wenn Stores sich in ihrer Darstellung nicht unterscheiden, reizt es auch nicht, sie zu betreten“, macht Jean-Marc Mesguich deutlich (Window France). Und zur EuroShop 2017? Window France jedenfalls wird weit mehr als „aufregende Variationen des abstrakten Themas bereithalten“.

Es wird wieder Gesicht gezeigt

Fakt ist: Wie die Mode, die sie zur Schau tragen, unterliegen Display Figuren Trends. Ausgelöst durch den Wunsch nach mehr Differenzierung und Ausdruck nehmen die Branchenvertreter inzwischen eine Entwicklung hin zu semi-abstrakten Figuren wahr. „Es wird zumindest wieder ein Gesicht angedeutet. Die Figuren sind weniger neutral. Es wird erkennbar: Man möchte wieder ein Statement setzen und sich bekennen. Die Entwicklung geht hin zu mehr Profil und einer klareren Zielgruppenansprache“, berichtet Cornel Klugmann, Country-Manager der D-A-CH-Region bei Hans Boodt aus dem niederländischen Zwijndrecht. Monica Ceruti, zuständig für PR & Communication bei Almax aus Mariano Comense/Italien, stimmt zu: „Zwar ist die Nachfrage nach abstrakten Figuren nach wie vor hoch, doch die Tendenz geht eindeutig in Richtung stärkerer realistischer Züge. Dazu gehören Details wie die Applikation von Wimpern oder Perücken. Auch dynamische Posen werden wieder populärer.“ Andreas Gesswein (Genesis Display) bemerkt: „Insbesondere in der Luxusbranche ist eine verstärkte Nachfrage nach realistischeren Figuren mit Gesicht und emotionalem Ausdruck zu verzeichnen, wodurch sich die Marken wieder von der Masse abheben wollen.“ Ein Trend, den Jean-Marc Mesguich bestätigt: „Die Haute-Couture-Marken haben die Eierköpfe längst verbannt und gegen etwas ausgetauscht, das mehr Wirkung hat und dafür sorgt, dass die Menschen über die Brand sprechen.“ Er fügt hinzu: „Die zunehmende Entwicklung, Mode online anzusehen pusht den Einzelhandel und die Marken, attraktivere Fenster zu gestalten und ihre Displays regelmäßiger auszutauschen.“

Die Zeit der konturlosen „Eierköppe“ scheint also vorbei. Und darüber hinaus? „Die Anmutung wird wertiger. Weiß und Grau lösen dunklere Töne ab, glossy ersetzt matt und es sind anspruchsvolle Looks mit mehr Ausstrahlung gefragt“, so Cornel Klugmann (Hans Boodt). Monica Ceruti (Almax) sieht überdies viel Potenzial für „handhandcrafted Looks“. Dazu gehören Büsten mit oder ohne Arme, bei denen die Materialien zwischen den einzelnen Bestandteilen, wie Podest, Torso oder Kopf, variieren und Holz- sowie metallische Oberflächen den Ton angeben. Sabrina Ciofi aus dem Design Office von La Rosa aus Palazzolo Milanese/Italien fasst die „großen Zukunftsthemen“ so zusammen: „Gefragt sind hohe Produktqualität, richtiger Preis, maximaler Kundenservice und hohe Produkt-Flexibilität beziehungsweise Vielseitigkeit.“ Eine Aussage, die länderübergreifend Gültigkeit haben dürfte. Ansonsten sagt sie trotz aller Globalisierung: „Es gibt so viele Trends, wie es Märkte gibt.“ Monica Ceruti (Almax) konkretisiert: „In Europa und den USA sind die Unterschiede nicht gravierend. Im Mittleren Osten hingegen sind aus religiösen und kulturellen Gründen zum Beispiel weiterhin Figuren ohne realistische Züge gefragt, das gilt insbesondere für die weiblichen Display Mannequins.“

Individueller wird günstiger

Generell steigt der Anteil der Customized Figuren, berichten die Produzenten. Diese Display Mannequins werden ganz nach Kundenwunsch individuell gestaltet und exklusiv gefertigt. Auf diese Weise können sich Handelsunternehmen und Marken sichtbar vom Wettbewerb differenzieren und konsequent ihrer CI folgen. Bei Hans Boodt zum Beispiel liegt der Customized-Anteil, so heißt es, bei mittlerweile 75 Prozent. Und er dürfte dank kostensenkender Prozessoptimierung weiter steigen. Die Niederländer haben, ebenso wie auch Window France,  die 3D-Drucktechnologie für sich und ihre Kunden entdeckt. Wurden Prototypen bis dato aufwändig von Bildhauern aus Ton modelliert, so werden diese nun zeit- und kostensparend „gedruckt“. „Das Verfahren ist zugleich noch detailgetreuer und lebensechter als zuvor“, ist Cornel Klugmann (Hans Boodt) begeistert. Grafikdesigner kreieren am Bildschirm die gewünschten Figuren, variabel lassen sich dabei die Details konfigurieren, dann werden die Dateien an den Drucker übergeben, der sie 1:1 in die Tat umsetzt. „Wir können deutlich schneller auf Trends reagieren und letztlich auch mehr neue Kollektionen pro Jahr kreieren“, fügt Klugmann weitere Vorteile an. Jean-Marc Mesguich (Window France) ergänzt: „Dank 3D können wir Mannequins kreieren, die wirklich präzise mit dem Image jeder einzelnen Marke korrespondieren, um zugleich perfekt im Gleichklang mit dem Publikum zu sein. Das ist eine bedeutende Evolution in der Rolle, die Figuren spielen.“

Neben der Prozessoptimierung bleibt Nachhaltigkeit nachhaltig wichtig für die Branche. „Die Modebranche ist inzwischen sehr sensibilisiert, was dieses Thema angeht und es ist wichtig, dass auch ihre Zulieferer entsprechende Kriterien einhalten“, ist Monica Ceruti (Almax) über zeugt. Ähnlich sehen es die anderen befragten Marktteilnehmer. Aus Sicht von La Rosa, deren Mannequins ausnahmslos in Italien designt und produziert werden, ist Nachhaltigkeit ein Qualitäts-Bestandteil. Die Italiener haben nach eigenen Angaben den gesamten Lebenszyklus ihrer Figuren analysiert, um den ökologischen Fußabdruck zu minimieren. Nahezu die Hälfte des Polystyrols, das sie zur Produktion einsetzen, sei inzwischen recycelt, wodurch u.a. in erheblichem Umfang Rohöl und Kohlendioxid-Emissionen eingespart würden. La Rosa nimmt seine Produkte zudem nach dem Gebrauch zurück und führt sie dem Materialkreislauf wieder zu. Der Produktionsbetrieb arbeite zudem zum Beispiel mit einem CO2-Abscheider, die Kühltürme nutzen Brauchwasser, Energie liefert der eigene Photovoltaik-Park. Andreas Gesswein (Genesis Display) betont ebenfalls die Bedeutung der Thematik: „Unsere Kunden bauen auf Vertrauen, Ehrlichkeit und partnerschaftliche Zusammenarbeit. Da gehört es sich, bei der Nachhaltigkeit Nachweise zu erbringen und nicht nur die Werbetexte von anderen abzuschreiben. In Zusammenarbeit mit Dupont Tate and Lyle BioProducts haben wir den Anteil an Biomasse in unseren Figuren in den letzten Jahren noch weiter erhöht, genauso wie wir alle Materialien, Verpackungen und Transportwege ständig auf Nachhaltigkeit prüfen, verbessern und ausbauen.“ Einen interessanten Weg beschreitet auch Hans Boodt. Das Unternehmen prüft aktuell, ob sich nicht auch Ocean Plastic, also der Plastikmüll der Weltmeere, als Produktionsrohstoff einsetzen lässt.

Die EuroShop als Zukunftschance

Der Markt der Display Figuren ist und bleibt kräftig in Bewegung – auf Angebots- und Nachfrageseite. „Es gibt die Kunden, die ihre Figuren günstig über das Internet beziehen und jene, die an Top-Qualität, professioneller Beratung und ganzheitlichen Visual-Merchandising-Konzepten interessiert sind“, erläutern Andreas Gesswein (Genesis Display) und Cornel Klugmann (Hans Boodt). Wem sie mehr Erfolg zutrauen, dürfte klar sein. Andreas Gesswein: „Die Herausforderungen sind enorm. Gerade das Jahr 2016 hat dem Modehandel sehr viel abverlangt, auch in Asien und den USA. Die Unternehmen stehen vor einem veränderten Markt und Käuferverhalten. Die EuroShop 2017 wird daher vielleicht eine der wichtigsten seit ihrer Gründung sein.“ Jean-Marc Mesguich, (Window France) betont: „Ich denke, dass es elementar wichtig ist, auf der EuroShop präsent zu sein. Für beide: Aussteller und Kunden. Beiden Parteien bietet die Plattform eine verlässliche Möglichkeit, Sichtweisen auszutauschen und sie unterstützt dabei, gemeinsam den Weg vorwärts zu beschreiten. Wir sind aktuell an einem Wendepunkt im Markt, daher bekommt dies für jeden von uns einen nochmals höheren Stellenwert.“ Auch Cornel Klugmann legt den Vertretern des Handels einen Messebesuch nahe: „Unsere Innovationskraft ist die Chance für die Zukunft.“
 
Die EuroShop 2017 ist für Fachbesucher von Sonntag, 05. März 2017, bis Donnerstag, 09. März 2017, täglich von 10.00 bis 18.00 Uhr geöffnet. Die Tageskarte kostet 70,- Euro (50,-- Euro im Online-Vorverkauf (e-Ticket),  die 2-Tageskarte 90,-- Euro (70,-- Euro im OVV) und die Dauerkarte 150,-- Euro (130,-- Euro im OVV). Die Eintrittskarten beinhalten die kostenlose Hin- und Rückfahrt zur EuroShop mit VRR-Verkehrsmitteln (Verkehrsverbund-Rhein-Ruhr).