Aus der Branche

Was ist Mikroplastik genau? Welche Bewertungsverfahren für Kunststoffeintrag in die Umwelt gibt es? Worin unterscheiden sich Duroplaste, Thermoplaste und Elastomere? Das neu erschienene »Kompendium Kunststoff in der Umwelt« zielt darauf ab, solch grundlegende Fragen rund um Plastik in der Umwelt zu beantworten – völlig unabhängig von bestimmten Fachdisziplinen. Das Kompendium dient als Hilfsmittel, um den gesellschaftlichen und wissenschaftlichen Diskurs zu diesem Thema auf eine gemeinsame fachliche Basis zu stellen.

Das Themenfeld Plastik in der Umwelt ist für unterschiedliche Fachdisziplinen relevant. Definitionen und Fachtermini rund um Kunststoffe werden allerdings oft fachspezifisch bzw. kontextbezogen genutzt. Entsprechend existieren für einen Begriff zuweilen unterschiedliche Bedeutungsebenen. Um eine gemeinsame Basis im Diskurs zum Thema Plastikverschmutzung und seine Auswirkungen auf Mensch und Umwelt zu schaffen, haben Wissenschaftler*innen das 54 Seiten umfassende Kompendium »Kunststoff in der Umwelt« erstellt. »Für eine inter- und transdisziplinäre Zusammenarbeit zu Kunststoff in der Umwelt ist ein gemeinsames Grundverständnis unabdingbar«, erklärt der federführende Autor Jürgen Bertling des Fraunhofer UMSICHT.

Einheitliche Definitionen auf Deutsch und Englisch
Das im März auf Deutsch erschienene »Kompendium Kunststoff in der Umwelt« adressiert die Fachöffentlichkeit, beantwortet aber auch grundlegende Fragen rund um Plastik in der Umwelt. Somit kann es auch als Hilfsmittel für Behörden, Politik, Medien, Umweltorganisationen und die interessierte Öffentlichkeit genutzt werden. Die englische Version ist derzeit noch in Bearbeitung. Es wurde auch erarbeitet, um eine einheitliche Sprachregelung innerhalb des BMBF-Forschungsschwerpunkts »Plastik in der Umwelt« sowie in der Kommunikation nach außen zu unterstützten.

In insgesamt 13 Kapiteln werden die jeweils wichtigsten Begriffe und Definitionen benannt, erläutert und kontextualisiert. Das Kompendium arbeitet dabei vor allem mit bestehenden Definitionen (u. a. DIN/CEN/ISO-Normen oder rechtliche Definitionen aus der bundesdeutschen Gesetzgebung); eine eigene Definitionsarbeit wird nur sehr begrenzt geleistet. Dabei wird im Einzelfall verdeutlicht, wie Begriffe korrekt verwendet und welche Begriffe nicht gebraucht werden sollten. Das Kompendium beinhaltet zudem ein Stichwortverzeichnis, sodass die Erläuterungen zu gesuchten Begriffen schnell ausfindig gemacht werden können.

Das Kompendium »Kunststoff in der Umwelt« wurde im Rahmen des Querschnittsthemas »Begriffe und Definitionen« des BMBF-Forschungsschwerpunkts »Plastik in der Umwelt« erarbeitet. Wissenschaftler*innen aus den Verbundprojekten ENSURE, EmiStop, Innoredux, InRePlast, MaReK, MicBin, MicroCat»ch_Balt, MikroPlaTaS, PlastikBudget, PLASTRAT, RAU, ResolVe, RUSEKU, revolPET, SubµTrack und TextileMission haben sich aktiv an der Erstellung des Kompendiums beteiligt.

DIE KEYNOTES:

• Klimawandel
• Transparente Lieferketten mit Tchibo
• Nachhaltige Unternehmensführung bei der Hugo Boss AG
• Die Sicht des Finanzsektors: Baumwolle und Risikomanagement

Die Internationale Baumwolltagung startet in wenigen Tagen. Während der am 17. und 18. März stattfindenden Konferenz tragen 80 Experten aus Wissenschaft und Praxis mit inspirierenden Vorträgen oder Diskussionsrunden zum Gelingen der virtuellen Tagung bei. Bisher haben sich an die 400 Teilnehmer aus über 30 Ländern zum Besuch der Tagung angemeldet. Wir freuen uns auf unsere Keynote Speaker, die jeden Morgen mit spannenden Statements und Vorträgen das Programm eröffnen. Die Keynotes werden von zwei Vertretern der Baumwollbranche moderiert, die langjährige Erfahrung im Handel mitbringen: Bill Ballenden, Gründer und Inhaber von Dragontree, UK, einer Online-Auktionsplattform für den Baumwollhandel und Fritz A. Grobien, Vizepräsident der Bremer Baumwollbörse.

Was ist mit dem Klimawandel?
„Klimawandel - ein Sturm im Wasserglas?“, fragt Kai Hughes am ersten Tagungstag. Er ist geschäftsführender Direktor des International Cotton Advisory Committee, Washington D.C., USA. Ziel seiner Präsentation ist es, die Herausforderungen des Klimawandels für die Landwirtschaft und insbesondere die Baumwollproduktion herauszuarbeiten. Darauf aufbauend sollen konkrete Handlungsansätze und Lösungen innerhalb der Baumwoll-Community diskutiert werden.

Lieferketten - welche Strategie gilt für Nachhaltigkeit?
Nanda Bergstein ist Director Sustainabilty bei der Tchibo GmbH, Hamburg, Deutschland. In ihrer Keynote stellt sie die Nachhaltigkeitsstrategie des Hamburger Familienunternehmens vor, das sich über den Kaffeehandel mit einem speziellen Vertriebskonzept zu einem der größten deutschen Konsumgüter- und Einzelhandelsunternehmen entwickelte. Schon 2006 entschied sich Tchibo zu 100 Prozent nachhaltig wirtschaften zu wollen. Das Unternehmen sieht im Aufbau transparenter Lieferketten große Chancen zur Erreichung seines Ziels.

Nachhaltigkeit und Unternehmensführung
Der Startschuss für den zweiten Tagungstag fällt mit einer Keynote von Heinz Zeller, Head of Sustainability & Logistics bei Hugo Boss. Die Hugo Boss AG, Metzingen, Deutschland, ist Produzent und Vertreiber der weltweit bekannten, im Premiumsegment angesiedelten Lifestylemarke Hugo Boss. Heinz Zeller zeigt in seinem Vortrag auf, warum Baumwolle für Hugo Boss weiterhin der wichtigste Rohstoff ist, thematisiert aber auch die spezifischen Herausforderungen. Warum ist Transparenz weiterhin wichtig, welche Erfahrungen machte das Unternehmen im Prozess der Umsetzung und welche Rolle spielt hierbei die Responsible Product Policy des Unternehmens.

Die Sicht des Finanzsektors: Baumwolle und Risikomanagement
Michael Alt, Head of Commodities Advisory & Distribution und Egon Weinberg, Head of Commodity Research bei der Commerzbank, Frankfurt, Deutschland, geben einen Überblick darüber, was Rohstoffmärkte an den Börsen antreibt und bieten einen speziellen Blick auf die Baumwolle. Es soll deutlich werden, mit welchen Auswirkungen Marktteilnehmer rechnen und wie sie im Vorfeld vorausschauendes Risikomanagement betreiben können.

Wir setzen die Baumwollbrille auf: Vielfalt in Wissenschaft und Praxis
Das Programm der internationalen Baumwolltagung überzeugt mit 14 Sessions durch seine Vielfältigkeit. Zu den großen Themenkomplexen gehören im konzeptionellen Kontext Nachhaltigkeit, Transparenz und Verantwortung entlang der Baumwollproduktions- und Lieferketten sowie eine ressourcenschonende Kreislaufwirtschaft. Im technischen Tagungsteil geht es um fortschrittliche und ressourcenschonende Prozesse und unterstützende Methoden, die zu höheren Erträgen für die Farmer und besserer Qualität von Baumwolle in Hinblick auf ihre Weiterverarbeitung zu Textilien führen. Dabei wird auch deutlich, dass die Verwendung von Baumwolle weit über den Bekleidungsbereich hinausgeht und die Naturfaser sowohl für technische Anwendungen aber auch in veränderter Form als Plastikersatz zum Einsatz kommen kann.

Kommunikation und Interaktion gehen auch ‚virtuell‘
Überhaupt: Interaktion und Austausch unter den Teilnehmern haben eine wesentliche Bedeutung während und auch noch nach der Tagung. Durch die Interaktionstools der Tagungsplattform besteht die Möglichkeit, während der Vorträge Fragen an die Referenten zu richten oder an Umfragen teilzunehmen. Teilnehmer und Referenten können sich im Anschluss an die Vorträge zu privaten Video-Meetings verabreden. Weitere Dialogformate, die dazu beitragen, miteinander ins Gespräch zu kommen, werden im Rahmen eines digitalen Matchmaking zu ausgewählten Themen oder als Business-Speed-Dating zum gegenseitigen Kennenlernen angeboten. Jeder Teilnehmer ist über die Tagungsplattform erreichbar, wenn man möchte.

•  Wie Berliner Forscher mit digitaler Technik Mikroplastik aufspüren und analysieren

Beim Kampf gegen Mikroplastik in der Umwelt drängt die Zeit. Forschende aus der Zuse-Gemeinschaft beschreiten mit innovativen Monitoring- und Analysetools neue Wege bei der Erfassung und Bestimmung von Kunststoffabfällen. „Mikroplastik finden und vermeiden“ fokussiert auf den Nachweis von Mikroplastik in Gewässern.

Jahr für Jahr gelangen laut einer Schätzung des Weltwirtschaftsforums (WEF) mindestens acht Millionen Tonnen Kunststoffabfälle in die Weltmeere. Einmal dort angelangt, zersetzen sich diese, sofern Gegenmaßnahmen fehlen, schrittweise zu gefährlichem Mikroplastikpartikeln (MPP). Während die Verschmutzung rapide wächst, ist der MPP-Nachweis verhältnismäßig zeitaufwändig. So muss für die heutigen Analysemethoden wie spezielle Infrarot-Spektrometer das Mikroplastik in mehreren Schritten aus der Probe isoliert werden.

Zu einer deutlichen Verkürzung der Analysezeit für Mikroplastik will Tobias Gerhardt, Chemiker an der Berliner Gesellschaft zur Förderung der naturwissenschaftlich-technischen Forschung (GNF) kommen.

In einem seit Anfang 2020 laufenden, vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Verbundprojekt zur Entwicklung von Mikroemulsionen für die Analytik von MPP und Biofilmen arbeitet sein Team zusammen mit der Universität Bayreuth, der Firma mibic und anderen Partnern daran, durch den gezielten Einsatz von Farbstoffen die Analyse von Mikroplastik zu verbessern und zu beschleunigen. „Durch die Auswahl spezieller Farbstoffe ist es möglich, in der Analyse bestimmte Kunststoffklassen wie z.B. Nylon, PET oder Polypropylen (PP) nur anhand der Fluoreszenzfarbe zu unterscheiden, wodurch wir die Analysezeiten massiv verkürzen können“, sagt Gerhardt. Die Forschenden wollen die Analysezeiten von mehreren Wochen auf einen bis wenige Tage reduzieren. Sichtbar werden die Mikroplastikteilchen dann mit ultraviolettem Licht unter dem Fluoreszenz-Mikroskop.

Farbstoffe für Mikroemulsionen
Eine Herausforderung für die Forschenden: Die Mikroplastikteilchen in der Analyse mit den Farbstoffen optisch von ihrer organischen Umgebung zu trennen. Denn an den Kunststoffpartikeln bilden sich in Gewässern schnell Biofilme und generell enthalten Umweltproben häufig viel organisches Material. Um die notwendige optische Trennung zu erreichen, nutzt Gerhardt in den wässrigen Lösungen, die er untersucht, die Eigenschaften von besonderen Mizellsystemen, und zwar von sogenannten Mikroemulsionen. Das sind dreidimensionale, zusammengelagerte Aggregate aus Tensidmolekülen, in die er Farbstoffe einbringt. Die Mizellen dienen als Transportmittel, um den Farbstoff direkt zum Plastik zu transportieren und dieses dann einzufärben.

„Mit den Mikroemulsionen die wir entwickelt haben, können wir Mikroplastik mit hoher Selektivität einfärben“, erläutert der GNF-Experte. Ein häufiges Problem beim Einfärben von Mikroplastik mit anderen Methoden ist, dass häufig auch biologische Bestandteile der Probe wie Holz und andere Pflanzenreste eingefärbt werden. „Da wir das Mikroplastik nicht nur oberflächlich anfärben, können alle störenden Anfärbungen von biologischem Material wieder abgewaschen werden und nur das Mikroplastik fluoresziert im UV-Licht“, so Gerhardt. Auf diese Weise will das GNF-Team innerhalb kurzer Zeit die Belastung an Mikroplastikpartikeln in einer Probe bestimmen. Die Kunststoffreste, denen die GNF-Wissenschaftler auf der Spur sind, reichen vom Millimeter großen Partikel bis in den Mikrometer-Bereich, der winzigste Teilchen von wenigen Tausendstel Millimeter Größe erfasst.

„Flocki“ für die Wasserwirtschaft
Im optimalen Fall wird Kunststoff in Gewässern gar nicht erst so klein oder aber im Klärwerk erfasst. Um im Klärwerk kleinste Schmutzpartikel im Mikrometerbereich filtern zu können, setzt die Wasserwirtschaft so genannte Flockungsmittel ein, welche die Partikel binden, damit diese zunächst Mikro- und dann Makropartikel bilden. Für deren Dosierung gibt es noch kein industriell etabliertes Verfahren und bekanntlich hilft viel nicht immer viel. Die Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik (GFaI e.V.), wie die GNF in Berlin-Adlershof ansässig, hat deshalb im vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekt „Flocki“ zusammen mit einem Industriepartner ein bildbasiertes Messsystem zur optimalen Dosierung für den Einsatz von Flockungsmitteln entwickelt. Es lässt sich auch für Mikroplastik einsetzen. Aus dem Projekt ist ein Aufnahmesystem hervorgegangen, an dem das Schmutzwasser direkt vorbei transportiert und im Anschluss die Aufnahmen analysiert und die Partikel vermessen werden. „Von den aufgezeichneten Bildern mit den sichtbar gemachten Partikeln und Flocken können wir Rückschlüsse auf die nötige Dosierung ableiten“, erklärt GFaI-Experte Martin Pfaff. Neben dem Aufnahmesystem zur Erfassung des Schmutzwassers, spielt der Schwellwertalgorithmus zur Erkennung der Partikel eine zentrale Rolle bei der Auswertung.

Eigene Berechnungen für kleine Bildbereiche
Anders als in der klassischen Digitalfotografie greift der Algorithmus im Projekt „Flocki“ nicht für das ganze Bild, sondern bezieht sich auf viele kleine Bildbereiche, für die jeweils eigene Berechnungen stattfinden. „So lassen sich im Klärwerk unabhängig vom Verschmutzungs- und Flockungsgrad die Agglomerate im Mikrometerbereich zuverlässig aufspüren und gleichzeitig die Dosierung der Flockungsmittel optimieren“, erklärt Pfaff. Dreh- und Angelpunkt des Systems ist jedoch neben dem Aufnahmesystem die Verwendung geeigneter Messparameter, die sich im Forschungsprojekt als aussagekräftig herauskristallisiert haben. Sie beschreiben die Formveränderungen der Partikel über die gesamte Messung und lassen Rückschlüsse über den jeweils aktuellen Dosiergrad zu. Mit ihrer Hilfe kann somit die Beigabe des Flockungsmittels automatisiert werden.

Seitens der GFaI ist man bereit für eine Kommerzialisierung der Technik. „Angesichts der nötigen und voranschreitenden Digitalisierung in der Wasserwirtschaft versprechen wir uns viel von der Technik. Sie kann zu verbesserter Rohstoffeffizienz und zu einem hohen Umweltschutzniveau beim Vermeiden auch des Eintrags von Mikroplastik in Gewässer beitragen“, erklärt GFaI-Abteilungsleiter Frank Püschel.

„Forschende aus Instituten der Zuse-Gemeinschaft nutzen interdisziplinär ihre Expertise aus Chemie, Informatik und Umweltwissenschaften, um die von Mikroplastik ausgehenden Gefahren für die Umwelt einzudämmen“, erklärt der Geschäftsführer der Zuse-Gemeinschaft, Dr. Klaus Jansen.

Royal DSM, ein globales wissenschaftlich fundiertes Unternehmen für Ernährung, Gesundheit und nachhaltiges Leben, und Clariter, ein internationales Clean-Tech-Unternehmen, geben heute ihre strategische Partnerschaft bekannt. Gemeinsam wollen sie eine chemische Recyclinglösung der nächsten Generation für Produkte auf Basis von Dyneema® von DSM entwickeln, einer ultrahohen Molekülmasse (Ultra-High-Molecular-Weight Polyethylene, UHMWPE). Als erster Schritt dieser Partnerschaft wurde eine Reihe von Musterprodukten - darunter Seile, Netze und ballistische Materialien, die mit Dyneema® hergestellt wurden - in der Clariter-Pilotanlage in Polen erfolgreich umgewandelt. Dies demonstriert das Recycling-Potenzial von Dyneema® und unterstreicht das aktive Engagement von DSM Protective Materials zur Gestaltung einer nachhaltigeren Welt.

Im Einklang mit seinen ehrgeizigen Nachhaltigkeitszielen und nach der erfolgreichen Einführung von biobasiertem Dyneema® (Massenausgleich) arbeitet DSM Protective Materials aktiv an Wiederverwendungs- und Recyclinglösungen für Dyneema®-basierte Produkte am Ende ihrer Lebensdauer. Um technische Recyclinglösungen voranzutreiben, sind DSM Protective Materials und Clariter eine Partnerschaft eingegangen. Gemeinsam soll die Machbarkeit der Verwendung von Dyneema® als Ausgangsmaterial im chemischen Recyclingprozess von Clariter getestet werden. Mit Dyneema® hergestellte Musterprodukte wurden in der Pilotanlage von Clariter in Polen unter Probe gestellt. Die positiven Ergebnisse bestätigen die technische Realisierbarkeit der Umwandlung von Dyneema®-basierten Endprodukten in hochwertige Produktfamilien in Industriequalität: Öle, Wachse und Lösungsmittel durch Clariters patentierten dreistufigen chemischen Recycling-Prozess. Diese können als Inhaltsstoffe zur Herstellung neuer End- und Verbraucherprodukte weiterverwendet werden.

In Zukunft werden DSM Protective Materials und Clariter diese Initiative weiter vorantreiben, um eine nachhaltigere Welt zu gestalten. Aufbauend auf dem Erfolg des Versuchs im Labormassstab hat Clariter für 2021 Versuche im kommerziellen Massstab in seiner Anlage in Südafrika geplant. Dies mit dem Ziel, aus Dyneema® gewonnenes Rohmaterial in den europäischen Grossanlagen zu verwenden, die in den kommenden Jahren gebaut werden sollen. Darüber hinaus wird DSM weiterhin aktiv die Möglichkeiten zur Reduzierung der Umweltauswirkungen von Dyneema® über alle Produktlebensphasen hinweg untersuchen.

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.“

Die Lenzing Gruppe wurde von der Nachhaltigkeits-Ratingagentur ISS ESG auf „B-“ angehoben und mit dem „Prime Status“ ausgezeichnet.

ISS ESG, eine der anerkanntesten Ratingagenturen im Bereich Nachhaltigkeit, hat in ihrem jüngsten Bericht das Nachhaltigkeitsrating der Lenzing Gruppe von „C+“ auf „B-“ gehoben, der höchsten Bewertung in der Kategorie „Paper & Forest Products“ (Papier- und Holzerzeugnisse). Damit gehört die Lenzing Gruppe zu den Top 10 Prozent der bewerteten Unternehmen. Bestätigt wurde zudem der „Prime Status“ der Lenzing Gruppe.

ISS ESG zählt international zu den führenden Agenturen für Nachhaltigkeitsratings und deckt derzeit weltweit mehr als 8.000 Emittenten ab. Die Bewertung der Nachhaltigkeitsleistung erfolgt anhand von mehr als 800 Einzelindikatoren in den Bereichen Umwelt, Soziales und Governance (sogenannte ESG-Kriterien). In der Kategorie „Paper & Forest Products“ werden 40 Unternehmen aus der ganzen Welt bewertet. Die beste Einstufung in dieser Kategorie ist „B-“.

Ein wesentlicher Teil der Strategie der Lenzing Gruppe sind ambitionierte Klimaziele. Lenzing legte sich im Jahr 2019 als erster Faserhersteller der Welt strategisch auf eine klimaneutrale Produktion fest. Diese Vision soll bis 2050 in die Tat umgesetzt werden. Bis 2030 peilt das Unternehmen das Zwischenziel an, die Emissionen um 50 Prozent je Tonne Produkt im Vergleich zu 2017 zu senken.

Die Science Based Targets Initiative, Organisation auf dem Gebiet der klimarelevanten Zielsetzung, hat die Klimaziele der Lenzing Gruppe wissenschaftlich bestätigt.

ISS ESG zählt international zu den führenden Agenturen für Nachhaltigkeitsratings und deckt derzeit weltweit mehr als 8.000 Emittenten ab. Die Bewertung der Nachhaltigkeitsleistung erfolgt anhand von mehr als 800 Einzelindikatoren in den Bereichen Umwelt, Soziales und Governance (sogenannte ESG-Kriterien). In der Kategorie „Paper & Forest Products“ werden 40 Unternehmen aus der ganzen Welt bewertet. Die beste Einstufung in dieser Kategorie ist „B-“.

• Neues Verfahren soll Digitaldruck von Textilien verbessern

Mönchengladbach - An der Hochschule Niederrhein wird erforscht, wie man den textilen Digitaldruck für Bekleidung und Heimtextilien ressourcenschonender gestalten kann. Ziel des neuen Projekts DigiPrep des Forschungsinstituts für Textil und Bekleidung (FTB) ist es, Energie, Wasser, Chemikalien und Zeit einzusparen. Das Projekt wird bis 2022 vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert und in Kooperation mit dem Projektpartner Weitmann & Konrad GmbH & Co. KG (WEKO) durchgeführt.
 
Damit Farbstoffe mit den Faserstoffen dauerhaft reagieren und ein konturenscharfes Druckbild entsteht, werden Textilien bislang vor dem Digitaldruck im Tauchverfahren präpariert, auch wenn der Digitaldruck nur einseitig erfolgt. In ökologischer und ökonomischer Hinsicht gibt es daher zahlreiche Möglichkeiten Ressourcen zu sparen. Ziel des Projekts ist es, ein ressourcenschonendes Minimalauftragsverfahren für die Vorbereitung des Digitaldrucks zu entwickeln.
 
„Als Forschungsinstitut sind wir hierfür bestens aufgestellt, weil wir unser Know-how in Textilveredlung und Digitaldruck und den erforderlichen Gerätepark für die Untersuchungen bereitstellen“, sagt Professorin Dr. Maike Rabe, Leiterin des FTB und DigiPrep-Projektleiterin.
 
Das Team von DigiPrep entwickelt eine Anlage, die ein wässriges Präparationsmittel vor dem Druck berührungslos durch einzelne Rotationszerstäuber eines Spraysystems aufträgt. Anstatt ein Textil vollständig zu foulardieren (das heißt zu tauchen und abzuquetschen), kann es somit gezielt einseitig für den Druck vorbereitet werden. Selbst bei einer Bearbeitung über die gesamte Textilbreite soll ein gleichmäßiger Auftrag erreicht werden, der deutlich ökologischer und ökonomischer ist und Chemikalien, Wasser, Zeit und Energie, speziell bei der Trocknung einspart.
 
„Derzeit konstruiert WEKO die Pilotanlage, die etwa nach einem Jahr im Technikum des Fachbereichs Textil- und Bekleidungstechnik zu Versuchszwecken laufen wird“, sagt Projektkoordinator Dr. Michael Korger. Parallel entwickeln die Wissenschaftler der Hochschule Niederrhein geeignete Rezepte für die Vorbehandlung. Denn bisher geläufige Mittel für die Vollimprägnierung im Tauchverfahren müssen an die kontrollierte Zerstäubung angepasst werden. Gleichzeitig muss der Auftrag homogen erfolgen, damit der Druck gleichmäßig fixiert und hinterher nicht ungewünscht pixelig wird.
 
„Hier kommt ein wichtiger Forschungsaspekt hinzu“, sagt Korger. „Wir entwickeln für den Reaktivdruck neue Rezepte, die wenig oder gar keinen Harnstoff enthalten. Denn Harnstoff, der bisher noch einen erheblichen Teil des herkömmlichen Verfahrens ausmacht, zählt zu den Verursachern der umweltbelastenden Nitrifikation von Böden und Gewässern. So behalten wir also drei Ziele im Blick: Produktqualität, Wirtschaftlichkeit und Umweltschutz.“

• 65 % weniger Emissionen geplant

Die Outdoor-Marke setzt sich zwei wissenschaftlich entwickelte Ziele, um bis 2030 Treibhausgase deutlich zu reduzieren.

2020, zum 50. Jahrestag des Earth Day, verpflichtet sich Arc’teryx Equipment zu sofortigen, wissenschaftlich fundierten Maßnahmen gegen den Klimawandel. Als offizieller Sponsor der Earth Day 50 Initiative beschloss das globale Designunternehmen, seinen Teil dazu beizutragen, indem es wissenschaftsbasierte Ziele zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen festlegt.

Bis 2030 will Arc’teryx zwei Ziele erreichen, die vom Science Based Targets Institute überprüft wurden:

• Für den Arc’teryx-Hauptsitz, die kanadische Produktionsstätte und die weltweit 164 Einzelhandelsgeschäfte: Reduzierung der absoluten Scope 1 & 2 THG-Emissionen* um 65% bis 2030.
• Für Arc’teryx-Materialien, -Produkte, -Fabriken, -Werke, -Versand und -Distributionszentren: Reduzierung der Scope 3-THG-Emissionen* um 65% pro Einheit der Wertschöpfung bis 2030

Um diese wissenschaftsbasierten Ziele zu erreichen und die Emissionen zu reduzieren, wird die Marke einen strategischen, vierstufigen Ansatz verfolgen: Materialien und Produktdesign mit geringerer Umweltbelastung, Projekte für erneuerbare Energien, Energieeffizienz und Geschäftsmodelle mit einem geschlossenen Produktkreislauf.

“Gerade sehen wir mehr denn je die Bedeutung und den Wert der Gemeinschaft und hoffen, dass wir andere dazu inspirieren können, sich uns in dieser dringenden Angelegenheit anzuschließen”, sagt Katie Wilson, Senior Managerin für soziale und ökologische Nachhaltigkeit bei Arc’teryx. “Die ehrgeizigen Ziele werden sicherstellen, dass unser Unternehmen die notwendigen Veränderungen zur Bekämpfung des Klimawandels und hin zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft unternimmt.“

Fokus auf Nachhaltigkeit und Klimawandel

Passion for Cotton: Die 35. Internationale Baumwolltagung Bremen im historischen Rathaus der Hansestadt startet am 25. März. Doch bevor in den einzelnen Sessions fachspezifische Fragen in Detailtiefe erörtert werden, lenken die prägnanten wie inspirierenden Keynotes führender Wirtschaftsexperten aus Wissenschaft und Praxis zum Auftakt der Tagung den Blick auf die aktuellen Trends und Herausforderungen der Brache und die sich  daraus ergebenden Konsequenzen für die Weltwirtschaft.

Klimawandel und Nachhaltigkeit

„Klimawandel – ein Sturm im Wasserglas?“, fragt Kai Hughes, Geschäftsführender Direktor des International Cotton Advisory Committee, Washington D.C., USA, in seinem Vortrag provokant. Ziel seiner Präsentation ist es, die Herausforderungen des Klimawandels für die Landwirtschaft und die Baumwollproduktion im Besonderen herauszuarbeiten. Darauf aufbauend sollen konkrete  Handlungsansätze und Lösungen innerhalb der Baumwoll-Community diskutiert werden.

Mit seinem Vortrag „Das Nachhaltigkeitsprogramm von HUGO BOSS… und was unser Kunde damit zu tun hat“ rollt Andreas Streubig, Direktor Global Sustainability Hugo Boss AG, Metzingen, Deutschland, die textile Wertschöpfungskette, mit der Konsumentenebene beginnend, von einer anderen Seite auf. Als Vertreter einer  Premiummarke für Damen- und Herrenbekleidung geht Streubig auf das Thema Nachhaltigkeit als strategisches Element der Unternehmensstrategie ein und informiert darüber, wie Elemente der Strategie bei Hugo Boss konkrete Umsetzung finden.

Die sich verändernde Rolle der Banken in der Finanzierung des Baumwollmarktes beleuchtet Rüdiger Senft, Leiter des Nachhaltigkeitsbereichs bei der Commerzbank, Frankfurt a.M., Deutschland. Neben einer allgemeinen Einführung zum Thema Nachhaltigkeit und Bankenregulierung geht Senft in seiner Präsentation auf die Finanzierung des Baumwollhandels unter sozialen und ökologischen Gesichtspunkten ein.

Moderiert wird die Eröffnungssession am 25. März von Bill Ballenden, als Gründer und Inhaber von Dragontree, Swindon, UK, einer Online-Auktionsplattform für den Baumwollhandel. Als ehemaliger Baumwollmanager für Louis Dreyfus in Europa und Asien verfügt Bill Ballenden über langjährige Erfahrung in der Branche.

Querschnittsthemen: Digitalisierung, Gender,  Wertschöpfungsketten

Die anschließende Session im Tagungsprogramm mit der Headline "A Wider View" ist aktuell prägenden Trends und wichtigen Querschnittsthemen der Branche gewidmet. Dies geht über klassische Baumwollthemen deutlich hinaus.

Um die Rolle der Baumwolle in einer zunehmend digital gesteuerten Lieferkette geht es in einem Vortrag von Mark Messura, Senior Vice President, Global Supply Chain Marketing für Cotton Incorporated, Cary, NC, USA. Wesentliche Stichworte sind hier schnellere Lieferzeiten, vertikale Integration, Transparenz und Rückverfolgbarkeit.

Der Vortrag von Roger Gilmartin, Geschäftsführer von Tri-Blend Consulting, Charlotte, USA, „Das Geheimrezept für zum richtige Zeitpunkt gelieferte, kostenoptimierte und hochwertige Baumwollkleidung“, verspricht spannende und aufklärende Einsichten. Das Unternehmen führt Studien zur Performance unterschiedlicher Baumwollvarietäten während des gesamten Verarbeitungsprozesses bis zum fertigen Garn durch und bewertet diese nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten.

Amy Jackson, Better Cotton Initiative, London, UK, stellt die „Women in Cotton“ Initiative der ICA Liverpool vor. Die Initiative möchte durch das Engagement sowie den Einfluss von Frauen in der Baumwollindustrie zu vergrößern und ihnen z. B. durch den Aufbau von Netzwerken im Austausch eine stärkere Stimme zu verleihen.

Einen Einblick in die aktuelle Entwicklung der Wertschöpfungskette von Baumwolle, Textilien und Bekleidung in Afrika gibt Navdeep Singh Sodhi, International Strategic Management Consultant der Gherzi Textile Organisation, Schweiz, in seinem Vortrag. Afrika wird mit Blick auf die kommenden Jahrzehnte, auch in Anbetracht des Bevölkerungswachstums, ein hohes Potential beim Aufbau von Wirtschaftsstrukturen zur Verbesserung von Einkommen und Wohlstand zugesprochen.

Thomas Schneider, Professor an der Hochschule für Technik und Wirtschaft, Berlin und tätig im Fachbereich Produktionsplanung und -steuerung, Textile Werkstoffe, Werkstoffprüfung ist Moderator der Session. Als Koryphäe auf seinem Gebiet bringt Thomas Schneider mehr als 30 Jahre Erfahrung in der wissenschaftlichen wie anwendungsorientierten Forschung im Textil- und Faserbereich mit, unter anderem im Faserinstitut Bremen e.V.