Aus der Branche

Dibella engagiert sich seit Jahren in verschiedenen Projekten für das Recycling von Objekttextilien. Beim jüngsten Projekt, das die Möglichkeiten einer Faser-Kreislaufführung auslotete, erwies sich die Identifizierung der Alttextilien als größte Barriere. Das Unternehmen will diese Hürde nun nehmen: Im Rahmen des von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) geförderten Projekts „KICKup“ (KI-gestützte, chemische Cellulose-Kreisläufe) soll die Sortierung von Geweben aus Baumwolle und Polyester automatisiert und damit die Grundlage für ein reibungsloses Faserrecycling geschaffen werden.

In Textilservice-Unternehmen werden große Mengen gleichartiger Bett-, Tisch- und Frottierwäsche eingesetzt, die nach Ablauf der Nutzungsphase als Alttextilien anfallen. Diese bieten aufgrund der hohen Volumina, der einheitlichen Zusammensetzung und einer begrenzten Zahl von Sammelstellen optimale Voraussetzungen für ein zukunftsfähiges Faser-zu-Faser-Recyclingsystem. In der Praxis scheitert ein solches Konzept jedoch an einer mangelnden Unterscheidbarkeit der Materialien. Zu diesem Ergebnis kam ein Pilotprojekt¹, an dem Dibella beteiligt war.

Effektive Sortierung von Alttextilien verbessert die Zirkularität
„Im textilen Mietservice werden Gewebe in unterschiedlichen Baumwoll-Polyester-Mischungen, aus reiner Baumwolle und sogar aus 100% Polyester verwendet. Für jedes dieser Materialien gibt es spezielle Recycling-Technologien. Die Zuordnung zum geeigneten Prozess hängt allerdings wesentlich von der Sortierung der Ware ab: Je besser die Qualitäten unterschieden werden, desto größer sind die Effekte für die Kreislaufführung. Bisher fehlt jedoch ein geeignetes, automatisiertes Sortiersystem für eine qualitative Erfassung gängiger Objekttextilien. Dazu haben wir gemeinsam mit ausgesuchten Partnern das Projekt Aufbau KI-gestützter geschlossener Kreisläufe für B2B-Textilien aus Baumwoll-Polyester-Mischungen auf der Basis chemischen Upcyclings ins Leben gerufen. Dank einer Förderung der DBU können wir dieses in den kommenden zwei Jahren entwickeln“, fasst Ralf Hellmann, Geschäftsführer von Dibella zusammen.

Hohe Transparenz mit moderner Technik
Das Projekt ist Teil einer aktuellen DBU-Förderinitiative für textile Kreisläufe, die zu ressourcenschonenden Produkt-, Material- und Stoffkreisläufen beiträgt. Das Hauptziel des von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt fachlich und finanziell mit 397.266 Euro geförderten Vorhabens ist die Entwicklung eine Anlage, die mittels Infrarot-Technologie und künstlicher Intelligenz eine möglichst sortenreine Sortierung der aus dem Mietservice stammenden Warenströme vornehmen kann. Die Projektpartner fokussieren sich dabei im Wesentlichen auf reine Baumwolltextilien sowie auf Mischgewebe aus Polyester und Baumwolle bzw. Regeneratfasern. Sie sollen zukünftig mit hoher Genauigkeit identifiziert und dem ihnen zugeordneten chemischen oder mechanischen Recycling-Prozess zugeführt werden können.

Zukunftsweisendes Projekt
„Je sortenreiner Materialien zurückgewonnen werden, desto besser lassen sie sich wiederverwerten. Dieser für eine Circular Economy zentrale Faktor spielt auch bei Textilien eine Rolle“, sagt Dr. Volker Berding, Leiter des DBU-Referats Ressourcenmanagement. Das Vorhaben von Dibella hat nach seinen Worten daher Potenzial, den Rohstoffeinsatz zu verringern und eine höherwertige Nutzung der Alttextilien zu verbessern.

¹Digitale Technologien als Enabler eine ressourceneffizienten kreislauffähigen B2B Textilwirtschaft (Ditex)

Die Epson Deutschland GmbH startet im April in ihr neues Geschäftsjahr 2023/2024. Trotz der gesellschaftlichen und politischen Einschnitte im letzten Jahr und der daraus resultierenden Unsicherheit in der Wirtschaft kann das Unternehmen auf eine stabile Entwicklung im noch laufenden Geschäftsjahr verweisen und blickt optimistisch auf das kommende. Basis hierfür ist die konsequent nachhaltige Ausrichtung des Technologiekonzerns und die Realisierung dieser Planungen. Das Ziel zu 100 Prozent mit Ökostrom weltweit in allen Produktionsstätten und Niederlassungen zu arbeiten, wird in 2023 erfüllt. Neue Technologien wie die Dry-Fiber-Technologie (DFT) und Metal Injection Molding (MIM) sind Ergebnisse einer Forschungs- und Entwicklungsarbeit, die den japanischen Konzern in Sachen Nachhaltigkeit zukunftsfähig aufstellen.

100 Prozent Ökostrom weltweit
2023 kann Epson einen wichtigen Meilenstein seiner Umweltvision erfüllen: alle Produktionsstätten und Vertriebsniederlassungen werden weltweit auf Strom aus erneuerbaren Energien umgestellt. Aktuell setzen bereits alle Epson-Standorte in Japan, in Europa und in einzelnen Werken im asiatischen Raum auf Ökostrom.

Umwelttechnologien: Recycling von Kleidung
Die einhundertprozentige Nutzung von Strom aus erneuerbaren Energiequellen ist Teil der Epson Umweltvision 2050. Eine weitere wichtige Säule dieses Programms ist die Entwicklung von Umwelttechnologien. Mit der Dry-Fiber-Technologie arbeitet Epson an einer Recyclingtechnologie, die bereits im Einsatz ist, zukünftig aber noch viel breiter Anwendung finden kann. Basis der Technologie ist die Zerlegung von Ausgangsstoffen in ihre Fasern, die sich dann auf verschiedenen Wegen wieder zusammenführen lassen. Auf dem Markt bereits erhältlich ist das PaperLab, Epsons Papierrecyclingmaschine, die aus altem Büropapier neues herstellt. Mit dieser Technologie lassen sich auch Textilien zerfasern und zu Stoffbahnen (Vlies) wieder zusammenfügen.

New Work in Düsseldorf
2023 wird überdies ein Aufbruchsjahr für die Mitarbeitenden in der Meerbuscher Vertriebszentrale. Nach 20 Jahren geht die Epson Deutschland GmbH wieder zurück nach Düsseldorf. Das Unternehmen hat ab dem Frühjahr 2023 rund 3.000 Quadratmeter im gerade im Bau befindlichen Gebäude TRIGON in Düsseldorf-Heerdt angemietet.

Die AHK Finnland führt in Kooperation mit der econAN international GmbH, dem bvse-Fachverband Textilrecycling e.V. und German RETech Partnership e.V. im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz, eine Geschäftsanbahnungsreise nach Finnland durch. Es handelt sich dabei um eine projektbezogene Fördermaßnahme. Sie ist Bestandteil der Exportinitiative Umwelttechnologien und wird im Rahmen des Markterschließungsprogramms für KMU durchgeführt. Zielgruppe sind vorwiegend kleine und mittlere deutsche Unternehmen (KMU).

Für die Projektteilnehmer*innen werden individuell auf ihre Anforderungen zugeschnittene Geschäftsgespräche mit potenziellen Kooperationspartnern, Kunden und Branchenexperten organisiert. In Vorbereitung auf die Geschäftsanbahnungsreise erhalten sie eine Zielmarktanalyse, die auf die relevante Branche, deren Marktentwicklung, Vertriebsinformationen sowie die rechtlichen und steuerlichen Rahmenbedingungen auf dem finnischen Markt eingeht. Im Rahmen einer fachbezogenen Präsentationsveranstaltung werden die deutschen Teilnehmer*innen die Möglichkeit haben, dem finnischen Fachpublikum bestehend aus Vertreter*innen der Wirtschaft, Verbänden, Verwaltung und Presse ihre Leistungen, Produkte und Technologien vorzustellen.

Für etablierte Unternehmen und Start-ups aus den Bereichen Textilrecycling und neue Textilfasern bieten sich viele Geschäfts- und Kooperationsmöglichkeiten auf dem finnischen Markt. Ebenfalls ist der finnische Markt interessant für deutsche Unternehmen, die Textilien in ihren Produkten nutzen und diese nachhaltiger gestalten möchten. Nachgefragt sind u.a. Lösungen für eine effiziente Sortierung von Textilien und für die Identifizierung von Textilarten, Innovationen für die Verwendung von recycelten Fasern, Recyclingtechniken sowie Maschinenhersteller. Deutsche Unternehmen dürfen mit einem großen Interesse an Kooperationen rechnen, denn die finnische Textilindustrie benötigt Partner in allen Phasen der Wertschöpfungskette.

Zielgruppe: Unternehmen aus den Bereichen Textilrecycling sowie neue textile Fasern. Die gesamte Wertschöpfungskette ist angesprochen – von Zulieferern von Maschinen und Rohstoffen bis zu Anbieter von Produkten aus recyceltem Material.

Inhalt: Die TeilnehmerInnen erhalten Unterstützung bei Markteintritt bzw. -bearbeitung in Finnland:

• Während einer Fachkonferenz präsentieren sie ihre Produkte und Dienstleistungen dem regionalen Fachpublikum (aus Wirtschaft, Politik und Verbänden).
• Zur Vorbereitung erhalten sie eine branchenspezifische Zielmarktanalyse mit Informationen zu den Marktpotenzialen und -entwicklungen, rechtlichen Rahmenbedingungen etc.
• Das Herzstück des Programms sind individuelle Termine mit Entscheidungsträgern und potenziellen Geschäftspartnern. Diese werden im Vorfeld für jedes Unternehmen durch eine individuelle Geschäftspartnersuche ermittelt.

Der Teilnahmebetrag liegt je nach Firmengröße zwischen 500€ und 1.000€ netto. Es können maximal 12 Unternehmen teilnehmen.

Weitere Informationen und zum Anmeldeformular online unter: https://www.econan.com/textilrecycling-und-neue-textile-fasern-in-finnland/  

Die SOEX-Gruppe wird als erster Textilrecycler offizielles Mitglied des Innovationsbündnisses BIOTEXFUTURE. Im November hatte sich die SOEX-Gruppe mit einem Vortrag an der BIOTEXFUTURE-Konferenz beteiligt. BIOTEXFUTURE arbeitet mit Partnern aus Industrie und Wissenschaft zusammen, die die gemeinsame Vision teilen, die textile Wertschöpfungskette von erdölbasierten auf biobasierte Produkte umzustellen.

Mit einem Beitrag zum Thema „Wie lässt sich nachhaltiges (biobasiertes) Textilrecycling aus-bauen?“, machte Jonas Stracke auf der Konferenz als SOEX-Projektleiter im Bereich Innovation im Textilrecycling auf eines der branchenrelevantesten Themen aufmerksam. Ziel des Vortrags war es, die Rolle der SOEX-Gruppe im Bereich der Altkleider-Sortierung offenzulegen und gemeinsam mit Akteuren aus Forschung und Industrie Methoden zu diskutieren, um den Einsatz von biobasierten Rohstoffen in der Textilindustrie zu fördern.
Im Anschluss wurde SOEX als Teil der Initiative in das Bündnis aufgenommen.

„Als Teil der Initiative wollen wir uns an der Entwicklung von Projekten beteiligen, die sich vor allem auf die Untersuchung der Rezipierbarkeit von biobasierten Materialien fokussieren. Als erster Textilrecycler im Bündnis werden wir darüber hinaus eigene Projekte ins Leben rufen, um weitere Wege zu erforschen, wie unsere sortierten Fraktionen mittels der NIR-Technologie künftig eine hochwertige Anwendung finden können“, kommentiert SOEX-Geschäftsführer Walter J. Thomsen die neu geschlossene Kooperation.

Um dem verschwenderischen Umgang mit Textilabfällen und Ressourcen entgegenzuwirken und den Einsatz von wertvollen biobasierten Rohstoffen zu fördern, hat es sich die SOEX-Gruppe zur Aufgabe gemacht, so viele aussortierte Kleidungsstücke wie möglich zu retten. Dafür steht die exakte Sortierung der getragenen Textilien nach Materialien im Vordergrund. So wird die Recyc-lingquote von Rohstoffen, insbesondere der biobasierten Rohstoffe, gemeinsam mit der Mode-branche erhöht und die Ressourcen im Kreislauf gehalten. Verknüpft mit umfassenden Sortier- und Recyclingangeboten und einem internationalen Partnernetzwerk trägt die SOEX-Gruppe dazu bei, dieses Ziel zu erreichen. Das BIOTEXFUTURE-Innovationsbündnis ist daher ein treffender Partner, um dieses Netzwerk aus Wissenschaft und Industrie weiter auszubauen.

Gemeinsam widmen sich die SOEX-Gruppe und BIOTEXFUTURE zukünftig dem Ziel, eine nach-haltige Textilindustrie weiter auszubauen. Dafür sind nachhaltige Materialien und Rohstoffe ein entscheidender Faktor. Immer noch basieren 73 Prozent aller Fasern für die Herstellung von Textilprodukten auf Erdöl. Zeitgleich bestehen nur 9 Prozent der in der Bekleidungsindustrie eingesetzten Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen. Die Kooperation soll nun einen Rich-tungswechsel anstoßen und einen Schritt in Richtung Nachhaltigkeit fördern.

Die MEWA Textil-Service AG & Co. Management OHG hat sich der Genossenschaft CIBUTEX als Mitglied angeschlossen. MEWA ein Vorreiter in Sachen Nachhaltigkeit in der Textilservice-Branche.

Verantwortung und Umwelt sind zwei der Mewa-Grundwerte, die sie mit der Mitgliedschaft bei CIBUTEX und dem Recycling ihrer B2B-Alttextilien weiter in die Tat umsetzen möchten. „Unser Ziel ist es, Alttextilien im Stoffkreislauf zu halten – ein geeignetes und skalierbares Recyclingverfahren zu identifizieren, was auch mit Blick auf den Energieaufwand sinnvoll ist, ist eine echte Herausforderung“, sagt Nicole Kiefer, Trendscout Future Textile bei Mewa.

„Wir freuen uns sehr, Mewa als ein neues Mitglied unserer Genossenschaft begrüßen zu dürfen“, sagt Ralf Hellmann, CIBUTEX-Ansprechpartner der D-A-CH-Region. „Gemeinsam mit MEWA werden wir uns mit der Erarbeitung zukunftsfähiger Recyclinglösungen für Berufsbekleidung beschäftigen.“

Die Textilindustrie ist der drittgrößte Kunststoffverbraucher. Die Wachstumsraten in der Produktion von Fasern und Textilien sind hoch, Kreislaufwirtschaft hat sich in diesem Segment aber noch kaum etabliert. Die EREMA Gruppe intensiviert nun mit dem neuen Geschäftsbereich „Fasern und Textilien“ die Entwicklung von Recyclinglösungen auch für diese Applikation. Der Fokus liegt dabei vorerst auf PET-Fasermaterialien, die in der Faserproduktion und bei weiteren Verarbeitungsschritten anfallen. Technologien für das Recycling von gemischten Faserstoffen aus der klassischen Textilsammlung sollen in einer nächsten Projektphase folgen.

„Mit der VACUREMA® und INTAREMA® Technologie von EREMA und der ISEC evo Technologie von PURE LOOP verfügen wir im Unternehmensverbund bereits über ein umfangreiches Maschinenportfolio für Anwendungsbereiche des Faser- und PET-Recyclings. Für ökologisch und wirtschaftlich sinnvolles Recycling braucht es aber neue technologische Lösungen, um die recycelten Fasern in höherwertigen Endanwendungen einzusetzen und eine funktionierende Kreislaufwirtschaft zu realisieren“, erklärt Wolfgang Hermann, Business Development Manager Application Fibres & Textiles, EREMA Group GmbH. Der Schwerpunkt liegt dabei in einem ersten Schritt auf PET, das als Schlüsselmaterial für die Produktion von synthetischen Fasern gilt. Ziel sind Recyclinglösungen, mit denen PET Fasermaterialien wieder für PET Faserproduktionsprozesse aufbereitet werden können. Das ist ein bedeutender Schritt für die Kreislaufwirtschaft, denn PET Fasern in Textilien machen rund zwei Drittel der gesamten Menge an PET aus.

Bei dieser Entwicklungsarbeit kann die EREMA Gruppe auf bereits bestehendem Know-how aufbauen. Die Recycling-Technologien wurden mit einem neuen IV-Uptimizer kombiniert. „Dadurch wird die Verweilzeit der PET-Schmelze verlängert, was speziell beim Faserrecycling nötig ist, um Spinnöle wieder effizient zu entfernen. Zudem wird mit unserem Recyclingprozess der IV-Wert der PET-Schmelze nach der Extrusion wieder gezielt auf jenes Niveau erhöht, wie es für die jeweilige Faserproduktion unbedingt nötig ist“, erklärt Hermann. PET Faserabfälle aus Produktionsprozessen lassen sich so zu rPET-Filamentfasern, Teppichgarnen oder Stapelfasern weiterverarbeiten.

Faser-Technikum mit Anlage für Kundenversuche
Um diese Entwicklungsarbeit zu forcieren, hat EREMA ein eigenes Faser-Technikum in Betrieb genommen, wo sich ein unternehmensübergreifendes Team mit Recyclinglösungen für Faser zu Faser Anwendungen befasst.

Die Hochschule Luzern HSLU hat zusammen mit Wirtschaftspartnern Methoden entwickelt, wie sich Alttextilien wieder zu hochwertigen Pullis, Arbeitskleidern oder Teppichen verarbeiten lassen.

Einem Bericht von WWF und PWC zur Folge sind in einem durchschnittlichen Schweizer Schrank 118 Kleidungsstücke, wobei ein Outfit – bestehend aus Pulli, Hose und T-Shirt – mit 1.5 Kilo zu Buche schlägt. Pro Tag landen 70’000 dieser Outfits oder 100 Tonnen in der Altkleidersammlung. Tendenz steigend.

Etwa die Hälfte der Altkleider wird weiterverkauft und exportiert. "Wie groß der Anteil an tatsächlich weitergenutzten Kleidungsstücken ist, ist nicht einfach zu beziffern", sagt Designforscherin Tina Tomovic von der Hochschule Luzern. Sicher ist laut der Expertin für textile Nachhaltigkeit, dass ein immer größerer Teil zu minderwertigen Produkten wie Putzlappen verarbeitet oder direkt verbrannt wird. Das Material dieser Textilien verschwindet damit unwiederbringlich aus dem Wertstoff-Kreislauf.

Dabei gilt die Textilindustrie als äusserst ressourcenintensiv. Textilien stehen gemäß eines Nachhaltigkeits-Aktionsplans der EU beim Verbrauch von Rohstoffen und Wasser an vierter Stelle, nach der Lebensmittelherstellung, dem Wohnungsbau und dem Verkehr. Baumwolle beispielsweise benötigt nicht nur viel Land zum Wachsen, sondern auch sehr viel Wasser. Die Alternative, synthetische Textilien, ist nicht besser, wie Tina Tomovic ergänzt. Sie basieren meistens auf Erdöl – einer endlichen Ressource.

Auf der Suche nach dem reinen Stoff
Für die HSLU-Forscherin ist klar: "Wir müssen unsere alten Kleider viel besser wiederverwerten als bisher und so den textilen Kreislauf schließen." Ein geschlossener Kreislauf bedeutet, dass alte Pullis oder T-Shirts nicht verbrannt oder zu Lappen verarbeitet werden, sondern zu neuer Kleidung – die dann wieder im Laden landet. Wie dieses Recycling funktionieren könnte, erforschten Tomovic und ihr Team gemeinsam mit Unternehmen aus der Textilindustrie im Projekt «Texcircle».

Oft bestehen Textilien aus verschiedenen Materialien, beispielsweise Baumwolle vermischt mit Polyester. Das macht das Recycling aufwändig. Denn das Material muss möglichst rein sein, um zu einem vielseitig verwendbaren Garn weiterverarbeitet werden zu können; «wild durcheinander gewürfelte Textilien», so Tomovic, nützten gar nichts.

Zweieinhalb Tonnen Material verarbeitet
Das Projektteam nahm daher die gesamte Recycling-Prozesskette unter die Lupe, vom Sammeln der Alttextilien übers Sortieren und dem anschließenden maschinellen Zerkleinern bis hin zum Spinnen des so gewonnenen Rohstoffs zu neuen Garnen und Vliesen. Die verwendeten Alttextilien – insgesamt 2.5 Tonnen Material – stammten größtenteils aus den Sammlungen des Textilverwerters Texaid. Eine zentrale Rolle im Projekt spielten nationale und internationale Wirtschaftspartner, welche die Fasern, Garne und Vliese zu Produkten verarbeiteten.

Namhafte Partner im In- und Ausland
Ein einzelnes Unternehmen wird den Herausforderungen einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft nicht begegnen können – dies war eine der Schlussfolgerung aus dem Vorgängerprojekt «Texcycle», in welchem die Forschenden auf das Sammeln und Sortieren von Alttextilien fokussierten. Daher wurde für das Nachfolgeprojekt der "Texcircle-Cluster", bestehend aus Schweizer und internationalen Unternehmen im Bereich Textilfertigung und -recycling, gegründet. Die Projektpartner steuerten Know-how, Eigenleistung, finanzielle Beiträge und Materialspenden bei.

Die Partner aus der Industrie waren Coop, Rieter, Rohner Socks, Ruckstuhl, Texaid und Workfashion.
Texcircle wurde von der schweizerischen Agentur für Innovationsförderung Innosuisse unterstützt.

Die Tests in den Fabrikhallen der einzelnen Partnerunternehmen bezeichnet Tina Tomovic als «Reality Checks». Mehr als einmal musste das Team beim Bearbeiten des Materials feststellen, dass die Theorie in der Praxis nicht immer umsetzbar ist, wie sie erzählt: "Alte Kissen und Bettdecken sind aus einer Materialperspektive zwar sehr interessant für das Recycling. Eine effiziente und kostengünstige Verarbeitung der Waren ist heute aber noch nicht möglich."

Höhepunkt des zweijährigen Projektes war die Produktion mehrerer Prototypen auf der Basis von Alttextilien. Beispielsweise produzierte die Winterthurer Firma Rieter aus alten Jeanshosen Garn für einen Pullover. Der Zuger Arbeitsbekleidungsproduzent Workfashion wiederum verarbeitete alte Kissen und Bettdeckenfüllungen zu Isolationsfutter für Arbeitswesten – die Produktqualität musste im Rahmen des Projektes stets gleich hoch sein wie bei vergleichbaren Textilien im Laden.

Die Firma Ruckstuhl im bernischen Langenthal entwickelte einen Recycling-Teppich für den Wohnbereich. Das Garn dafür stammt zur Hälfte von getragenen Wollmänteln. «Wir haben schon länger nach Mitteln gesucht, wie wir im Betrieb einen weiteren Schritt in Richtung Nachhaltigkeit gehen können», sagt Ruckstuhls Geschäftsführer Adrian Berchtold. Das Projekt sei somit genau zur richtigen Zeit gekommen. Er erläutert: "Die Projektresultate zwangen uns, zu hinterfragen, welche Produktionsschritte für diesen neuen Teppich nachhaltig sind und welche nicht."

Berchtold überraschte insbesondere die Erkenntnis, dass das Waschen von alten Mänteln mit Wasser umweltschädlicher ist als mit Chemikalien: "Der Wasserverbrauch war einfach zu hoch. Paradoxerweise ist es in diesem Fall ressourcenschonender, die Textilien mit Ozon zu reinigen." Ruckstuhl plant, den Recycling-Teppich ab Mitte 2023 in kleiner Serie herzustellen.

Bauteile im Automobil müssen nicht mehr nur technologisch höchsten Ansprüchen genügen, sondern auch nachhaltig und rezyklierbar sein. Zukünftig müssen Ingenieurinnen und Ingenieure bei der Entwicklung nicht nur das fertige Produkt, sondern auch das Ende dessen Lebenszyklus im Blick haben. Künstliche Intelligenz soll helfen, in solchen Zyklen zu denken. dabei helfen. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) sind einer der Projektpartner im Forschungsprojekt CYCLOMETRIC, das durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut wird. Entwickelt wird ein Tool, das schon während der Produktplanung Verbesserungsvorschläge macht.

Recycling von Hochleistungsmaterialien scheitert häufig daran, dass sich die Werkstoffe nicht in ihre ursprünglichen Bestandteile trennen lassen. CYCLOMETRIC soll dafür sorgen, dass dieses Problem nicht erst am Ende des Lebenszyklus eines Produkts gelöst werden muss. Mit den derzeitigen Methoden und Werkzeugen werden Auswirkungen auf die Umwelt oft erst gegen Ende der Entwicklung oder sogar erst nach Produktionsbeginn untersucht – obwohl die relevantesten Entscheidungen über Produkteigenschaften deutlich früher getroffen werden. Das neue System hilft, während der Entwicklung die richtigen Entscheidungen zu treffen. Dazu werden Daten, Informationen, Wissen über alle Entwicklungsphasen und Schnittstellen hinweg analysiert und bewertet. Dabei kommen Forschungsansätze des Advanced Systems Engineerings und Model-based Systems Engineerings in Verbindung mit Methoden der Ökobilanzierung sowie die Geschäftsmodellanalyse zum Einsatz.

Produktentwicklung muss täglich komplexe Parameter wie Produzierbarkeit, Rezyklierfähigkeit, Wiederverwendbarkeit, CO2-Emissionen und Kosten im Blick behalten. Nicht zuletzt müssen die Erwartungen und Gewohnheiten der Kundinnen und Kunden mitgedacht werden. Das Tool berechnet die Auswirkungen bei der Auswahl des Materials ebenso wie bei der Planung von Produktionsschritten und macht Verbesserungsvorschläge.

Als Anwendungsbeispiel für das digitale Werkzeug dient im Projekt CYCOMETRIC eine Mittelkonsolenverkleidung. Sie besteht aus nachhaltigen Textilmaterialien und verfügt über in das Textil integrierte smarte Funktionen. Das fertige Tool ist dennoch nicht auf die Automobilbranche beschränkt. Es kann in allen Industriefeldern eingesetzt werden.

Aufgabe der DITF ist die Auswahl und Prüfung geeigneter Materialien. Das Team erarbeitet die passenden Fertigungs- und Verarbeitungsprozesse und erstellt einen Prototyp. An den Prüflaboren werden Testläufe zu Funktions-, Alltags-, Langzeit- und Extremtauglichkeit der textilen Strukturen und Faserverbundwerkstoffen durchgeführt, die bei der späteren Anwendung reproduzierbar sind. Für die smarten Funktionen der Konsole werden Konzepte für Sensoren und Aktoren entwickelt.

Die DITF bringen als Partner im Forschungscampus ARENA2036 umfangreiche Erfahrungen im Leichtbau durch Funktionsintegration bei Automobilen mit. Nach Abschluss des Projekts werden die Denkendorfer Forscherinnen und Forscher Unternehmen beraten, wie Textilien verstärkt im Fahrzeuginterieur eingesetzt werden können.

• Einweihung SUSKULT-Demonstrationsanlage auf der Kläranlage Emscher-Mündung

Die Versorgung der wachsenden Bevölkerung mit nachhaltigen, lokalen und qualitativ hochwertigen landwirtschaftlichen Produkten ist eine enorme Herausforderung. Um den Bedarf gerade in urbanen Regionen zu decken, müssen neuartige Agrarsysteme etabliert werden. Ein Vorreiter auf dem Gebiet ist das Verbundprojekt SUSKULT, in dessen Rahmen jetzt eine Demonstrationsanlage feierlich eingeweiht wurde. Die Anlage steht auf dem Gelände einer Kläranlage des Wasserwirtschaftsverbandes Emschergenossenschaft in Dinslaken. In der SUSKULT-Vision sind dort alle wesentlichen Ressourcen für den Anbau von Gemüse und Co. – Nährstoffe, CO2, Wasser, Wärme – in großen Mengen verfügbar.

Endliche Phosphatressourcen, hoher Energieaufwand bei der Düngemittelproduktion, Verschmutzung von Gewässern und Böden durch Phosphor und Stickstoff – hinzu kommen Probleme in den Lieferketten durch Ereignisse wie Corona sowie massive Preissteigerungen aufgrund globaler Krisen. Das sind sicher keine guten Voraussetzungen, um die Erträge frischer und hochwertiger Agrarprodukte nachhaltig zu steigern. Expertinnen und Experten sind sich jedoch einig: Genau das muss geschehen, um eine größere Unabhängigkeit der deutschen Agrarwirtschaft sicherzustellen, zukünftigen Krisen gestärkt begegnen zu können und gleichzeitig besser auf Folgen des Klimawandels vorbereitet zu sein. Für den erforderlichen Transformationsprozess war bis dato der Zeitraum von 2040 bis 2050 vorgesehen – aktuelle Entwicklungen erfordern eine frühere Umsetzung.

Zu den zentralen Lösungsansätzen zählen mehr Regionalität und eine Kreislaufführung der eingesetzten Ressourcen. »Damit beschäftigen wir uns bei SUSKULT, indem wir ein Agrarsystem an Kläranlagen integrieren. Hier finden wir zum einen die für einen gartenbaulichen Anbau von Produkten notwendigen Ressourcen – Nährstoffe, CO₂, Wasser und Wärme. Zum anderen sind Kläranlagen häufig zentrumsnah verortet, was die Transportwege zu den Konsumentinnen und Konsumenten minimiert«, erklärt Volkmar Keuter vom Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, der das Verbundprojekt koordiniert. »Mit der Einweihung der Demonstrationsanlage auf der Kläranlage Emscher-Mündung der Emschergenossenschaft (EG) beschreiten wir nun konsequent den nächsten Schritt auf dem Weg hin zu einem zukunftsfähigen Agrarsystem.«

In den vergangenen drei Jahren seit Projektstart haben die insgesamt 15 Partner – darunter Universitäten, Forschungseinrichtungen sowie Institutionen aus Industrie und Wirtschaft – die wissenschaftliche Grundlage für das Vorhaben gelegt und die einzelnen Bausteine entwickelt. Diese werden jetzt erstmals auf einer der größten Kläranlagen Europas zu einer Prozesskette zusammengeführt und in der Praxis getestet. »Die Modernisierung der Wasserwirtschaft ist seit Jahren getrieben durch Themen wie Energie- und Ressourceneffizienz. Phosphorrecycling aus Klärschlamm haben wir z. B. auf der Kläranlage Emscher-Mündung bereits erfolgreich halbtechnisch pilotiert. Die SUSKULT-Vision, dass Kläranlagen künftig sämtliche Nährstoffe liefern, die für die Agrarproduktion eingesetzt werden, stellt daher einen logischen nächsten Schritt dar«, so Dr. Emanuel Grün, Technischer Vorstand der Emschergenossenschaft.

Von außen betrachtet wirkt die Demonstrationsanlage, untergebracht in zwei Seecontainern und in einem Teil des sogenannten Technikums der Emschergenossenschaft, relativ unscheinbar. Anders sieht es im Inneren aus: Hier befinden sich die insgesamt fünf SUSKULT-Bausteine. Drei von ihnen wandeln die Ressource Abwasser in NPK-haltigen Flüssigdünger (NPK: Stickstoff, Phosphor und Kalium) um, in den anderen beiden wird dieser Dünger zur Kultivierung von z. B. Gemüse und Salat sowie gesundheitsfördernden Lebensmitteln wie Süßkartoffeln und Moringa verwendet. Der Anbau erfolgt vertikal, das ist platzsparend und saisonunabhängig. Des Weiteren werden Wasserlinsen produziert, die über einen hohen Vitaminanteil verfügen und als regionaler Sojaersatz dienen können.

Mit der Demonstrationsanlage betritt der SUSKULT-Verbund Neuland. Entsprechend wichtig ist die technische und wissenschaftliche Begleitung: Während einzelne Bausteine wie etwa das Vertical Farming fernüberwacht werden, bedarf der gesamte Versuchsbetrieb einer intensiven Betreuung. Hier arbeitet ein Team aus Studierenden, Forschenden und Technik Hand in Hand.
 
Projektkonsortium
Fraunhofer UMSICHT (Koordination), Blue Foot Membranes GmbH, Emschergenossenschaft, Metro AG, Pacelum GmbH, Rewe Markt GmbH, Ruhrverband, YARA GmbH & Co. KG, Deutsches Forschungszentrum für künstliche Intelligenz GmbH DFKI, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH-UFZ, Hochschule Osnabrück, ILS-Institut für Landes- und Stadtentwicklungsforschung gGmbH, Justus-Liebig-Universität Gießen, Montanuniversität Leoben (A), Technische Universität Kaiserslautern.

Förderhinweis
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) leistet mit der Förderlinie »Agrarsysteme der Zukunft« einen elementaren Beitrag für die Erforschung und Entwicklung zukunftsweisender Ansätze für die nachhaltige Transformation der Agrarwirtschaft in Deutschland. Das Verbundprojekt »SUSKULT – Entwicklung eines nachhaltigen Kultivierungssystems für Nahrungsmittel resilienter Metropolregionen« wird im Rahmen der Fördermaßnahme »Agrarsysteme der Zukunft« im Rahmen der »Nationalen Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030« der Bundesregierung durch das BMBF gefördert.

Die Zukunft der E-Mobilität wird insbesondere von sicheren Batteriegehäusen mitbestimmt. Wenn Batterien für Elektrofahrzeuge immer leistungsfähiger werden, spielt die höhere volumetrische Energiedichte eine entscheidende Rolle. Soll in weniger Bauraum mehr Energie gespeichert werden, sind neue Material- und Designlösungen gefragt. Und die Entwicklung passender Gehäuse aus hochsicheren und hochstabilen Leichtbaumaterialien. Am Aachener Zentrum für integrativen Leichtbau (AZL) startet im Oktober 2022 ein Projekt zu Cell-to-Pack-Batteriegehäusen für batterieelektrische Fahrzeuge.

Der Aufbau von Batteriegehäusen ist entscheidend für die Sicherheit, Kapazität, Leistung und Wirtschaftlichkeit. Im Cell-to-Pack-Projekt wird die Entwicklung von Konzepten für Bauteile und deren Produktion auf Basis verschiedener Materialien und Konstruktionstechniken vorangetrieben. Die Konzepte werden in Bezug auf Leistung, Gewicht und Produktionskosten verglichen, so dass für OEM, Produzenten und deren Zulieferer in der gesamten Wertschöpfungskette von Batteriefahrzeugen neues Know-how entsteht. Unternehmen sind eingeladen, sich an diesem neuen, branchenübergreifenden Projekt zu beteiligen, um Batteriegehäusekonzepte für die vielversprechende und zukunftssichere Cell-to-Pack-Technologie zu entwickeln.

Basis für das Projekt ist die Leichtbau-Kompetenz der AZL-Experten, die sie bereits in früheren Projekten für Multimateriallösungen bei modul-basierten Batteriegehäusen gezeigt haben. Gemeinsam mit 46 Industriepartnern, darunter unter anderem Audi, Asahi Kasei, Covestro, DSM, EconCore, Faurecia, Hutchinson, Johns Manville, Magna, Marelli and Teijin, wurden 20 verschiedene Multimaterialkonzepte hinsichtlich Gewicht und Kosten optimiert und mit einem Referenzbauteil aus Aluminium verglichen. Alle Produktionsschritte wurden im Detail modelliert, um zuverlässige Kostenschätzungen für jede Variante zu erhalten. Es konnten je nach Konzept 20 % Gewichts- bzw. 36 % Kosteneinsparpotenzial durch den Einsatz von Multimaterial-Verbundwerkstoffen im Vergleich zur etablierten Aluminiumreferenz identifiziert werden.

Es wird erwartet, dass sich das Aufbaukonzept der Batteriegehäuse in Richtung eines effizienteren Layouts entwickeln wird. Hierbei werden die Zellen nicht mehr in zusätzlichen Arbeitsschritten in Modulen zusammengefasst, sondern direkt in das Batteriegehäuse integriert. Durch die Einsparung von Batteriemodulen und verbesserter, gewichtssparender Raumausnutzung wird eine höhere Packungsdichte ermöglicht, eine geringere Bauhöhe erzielt und Kosten eingespart. Zusätzlich werden verschiedene Ausbaustufen der konstruktiven Integration des Batteriegehäuses in die Karosseriestruktur erwartet. Diese neuen Designs bringen spezifische Herausforderungen, unter anderem zur Gewährleistung des Schutzes der Batteriezellen vor Beschädigung durch äußere Einflüsse sowie des Brandschutzes mit sich. Darüber hinaus können unterschiedliche Optionen für Recycling und Reparatur die künftigen Konstruktionen erheblich beeinflussen.

Wie die verschiedenen Material- und Strukturoptionen für zukünftige Generationen von Batteriegehäuse für die Cell-to-Pack Technologie aussehen könnten und wie sie in Bezug auf Kosten und Umweltauswirkungen zu vergleichen sind, wird in dem neuen AZL-Projekt untersucht. Neben den Material- und Produktionskonzepten aus der Konzeptstudie für modulbasierte Batteriegehäuse werden auch Ergebnisse eines aktuell laufenden Benchmarkings von verschiedenen Materialien für die Impact-Schutzplatte sowie eine neue Methode zur Ermittlung von mechanischen Eigenschaften während eines Brandtest eingebracht.

Das Projekt startet am 27. Oktober 2022 mit einem Kick-Off Treffen des Konsortiums, interessierte Firmen können sich bis dahin noch für die Teilnahme bewerben.