Aus der Branche

Viele wollen sich etwas leisten – und das Klima schützen. Im Spannungsfeld dieses scheinbaren Dilemmas operiert der florierende Onlinehandel in Europa. 60 Prozent der Deutschen sogar 64,2 Prozent der Franzosen halten den E-Commerce für eine Umweltsünde. Damit liegen sie falsch, wie wissenschaftliche Untersuchungen belegen. Das geht aus einer vorgestellten Studie von Seven Senders zur Nachhaltigkeit im Onlinehandel hervor. Sie führt die wichtigsten Forschungsergebnisse zum Thema zusammen, ergänzt sie durch eine aktuelle Umfrage unter Konsumenten in sieben europäischen Ländern und bündelt sie zu Praxistipps und Best Practices für E-Tailer.

Wo die Potenziale liegen …
In der Generation Z, der junge Menschen zwischen 18 und 24 angehören, meinen neun von zehn, dass jedes Unternehmen Umweltverantwortung übernehmen sollte. Dabei interessieren sich 85 Prozent der europäischen Firmen für eine Reduktion ihrer Emissionen. Das betrifft auch die E-Commerce-Branche, obwohl sie – verglichen mit dem stationären Handel – in Sachen Umweltbelastung deutlich besser dasteht: Durchschnittlich ist der berechnete CO₂-Ausstoß pro im Internet verkauftem Produkt um den Faktor 2,3 geringer. Dennoch gibt es in Sachen Klimaschutz noch Luft nach oben: Der Löwenanteil der im E-Commerce generierten Emissionen entfällt auf den Transport – First und Last Mile zusammengenommen. Er macht zwischen 35 und 65 Prozent der Gesamtumweltbelastung aus und bietet damit, neben Verpackung und Retourensteuerung, den größten Hebel für Verbesserungen.

Bewusstsein ist nicht gleich Handeln
Die Studie zeigt: Mit dem wachsenden Umweltbewusstsein der Onlineshopper in Deutschland, Österreich, der Schweiz, Frankreich, Italien, Spanien und den Niederlanden stieg zuletzt auch die Bereitschaft an, für nachhaltige Lieferoptionen mehr Geld in die Hand zu nehmen, und zwar von 54 Prozent 2021 auf 70 Prozent in diesem Jahr. Dies bedeutet nicht automatisch, dass die Option beim Checkout auch tatsächlich genutzt wird. Best Practices in der Studie von Seven Senders zeigen, dass eine gute Nutzerführung und Information über die Umweltwirkungen verschiedener Versandlösungen dazu beitragen, dass nachhaltige Optionen um bis zu viermal häufiger angenommen werden. Die Studie macht deutlich, dass der Onlinehandel für das Erreichen seiner Klimaziele auf die Mitwirkung seiner Kunden angewiesen: Eine Senkung der Retourenquote, die für vermeidbare Umweltbelastungen sorgt, oder mehr Akzeptanz für eine Zustellung an Out-of-Home-Sammelstellen schaffen Quick Wins fürs Klima, die jeder E-Tailer nur gemeinsam mit seinen Kunden erreichen – und damit tonnenweise CO₂ einsparen kann. Wie viel genau, das beziffert Seven Senders im Rahmen eines DEKRA-zertifizierten Rechenmodells: Demnach verursacht die Zustellung an eine Out-of-Home-Sammelstelle im Vergleich zur Lieferung an eine Privatadresse durchschnittlich 300 g weniger CO₂ pro Paket.

Nachhaltigkeit ist (k)ein Zukunftsthema
Trotzdem ist der Weg hin zu einem Onlinehandel, der keine Emissionen mehr verursacht, noch weit – und die Realisierung von CO₂-neutralen Logistiklösungen, wie der Einsatz von E-LKWs, wird noch Jahre brauchen. Der Klimaschutz braucht schnell wirksame Lösungen, hier bietet sich die Kompensation von kurzfristig nicht vermeidbaren CO2-Emissionen als „goldene Brücke“ in eine emissionsarme oder sogar -freie Zukunft an, in der entsprechende Maßnahmen umsetzbar sind und greifen. Dass eine solche Strategie auch ein Wettbewerbsvorteil und Wachstumsimpuls für verantwortungsvoll agierende E-Tailer sein kann, zeigt die Studie ebenfalls: Durch die Skaleneffekte der E-Commerce-Logistik und abweichende Konsumgewohnheiten in den unterschiedlichen europäischen Märkten kann sogar eine Expansion zu positiven Effekten in der Klimabilanz führen. Thomas Hagemann, Gründer und Co-CEO von Seven Senders, sieht die E-Tailer auf einem guten Weg in Richtung Nachhaltigkeit: „Kaum eine Branche entwickelt sich so dynamisch wie der Onlinehandel, der sich mit Disruption auskennt wie kaum ein anderer. Frühzeitig auf die Wünsche von Konsument:innen einzugehen und diese rasch und effizient umzusetzen, gehört zu seinen Stärken. Die intensive Debatte um Umwelt- und Klimaschutz sowie mehr Nachhaltigkeit im Konsum können E-Tailer einmal mehr nutzen, um zu wachsen und an Stärke zu gewinnen.“

Nachhaltigkeit setzt sich durch, in der Mode wie in der Werbung. Daher greifen der Deutsche Textilreinigungs-Verband (DTV) und die Europäische Forschungsvereinigung Innovative Textilpflege e. V. (EFIT), Berlin, erneut ein Trendthema für ihre Imagekampagne in diesem Sommer auf. „Wir wollen unsere Branche mit positiven Bildern verknüpfen und deutlich machen, dass Textilservice nachhaltigen Lifestyle unterstützt.“

Ein Novum ist der All-White-Look der Modemacher in diesem Sommer nicht. Strahlendes Weiß ist im Grunde zeitlos, immer ein Hingucker und definitiv anziehend. Und wo sollten weiße Shirts, Hosen und andere cleane Styles gepflegt werden, wenn nicht im Fachbetrieb für Textilservice mit energieeffizienten, umweltgeprüften Wasch- und Reinigungsverfahren? „Bis das selbstverständlich ist, müssen wir unsere Strategie konsequent fortführen“, sagt Daniel Dalkowski, EFIT-Geschäftsführer und stellvertretender Geschäftsführer des DTV.

Während sich Lieblingsfarben wiederholen, erfinden sich viele Modemarken gerade neu. Ob Discounter oder Designerlabel: eine ‚nachhaltige‘ Kollektion bieten inzwischen fast alle. „Nun bleibt es unsere Aufgabe, werbewirksam zu kommunizieren, dass nachhaltig produzierte Textilien auch nachhaltig gepflegt werden sollten“, so Daniel Dalkowski, verantwortlich für das Marketing der Fachverbände. Die Website www.mytextilservice.eu sei dafür eine ideale Plattform.

Gleichwohl sei durch Corona deutlich geworden, dass insbesondere Textilreinigungen besondere Formate für die Kundenansprache brauchen, Plakate und andere klassische Werbemittel beispielsweise. „Darum bleibt auch die Website www.reinigen-lassen.com online und wir setzen das Konzept der Branchenkampagne bis auf Weiteres fort.“

Viele Betriebe seien derzeit mit existenziellen Fragen beschäftigt, vor allem kleinere hätten wenig Zeit, sich um Werbung zu kümmern. „Daher bieten wir unseren Mitgliedern weiterhin den Service, sich mit kostenlosen und dennoch professionell gemachten Werbemitteln am Markt zu positionieren. Analog dazu veröffentlichen wir auf www.reinigen-lassen.com auch im Sommer ein lesefreundliches, informatives Feature mit einem Link zur den Fachbetrieben vor Ort.“

Im Mittelpunkt des Messeauftritts des Sächsischen Textilforschungsinstitut e.V. (STFI) stehen im Jahr 2022 aktuelle Entwicklungen, die sich dem Recycling und der Nachhaltigkeit von Leichtbauwerkstoffen widmen. Der Einsatz von rezyklierten Hochleistungsfasern wird an diversen Anwendungsbeispielen aus den Bereichen Sport und Freizeit sowie Mobilität erlebbar gemacht. Beispielsweise werden die Ergebnisse des zum 30.03.2022 beendeten IGF-Vorhabens „VliesSMC“ präsentiert. Gemeinsam mit dem Forschungspartner Fraunhofer ICT, Pfinztal, wurde im Rahmen des Projektes der Einsatz von rezyklierten Carbonfasern in der SMC-Prozesskette detailliert untersucht. Hierzu wurden zunächst Vliesstoffe entwickelt, die es ermöglichen, die rezyklierten Carbonfasern der SMC-Anlage zuzuführen. Die hergestellten SMC-Halbzeuge konnten anschließend sowohl im Form- als auch Fließpressverfahren verarbeitet werden. Der Benchmark mit konventionellen SMC-Produkten zeigte, dass bei niedrigerem Faservolumengehalt vergleichbare Kennwerte erzielt werden konnten.

Zukunftsweisende Materialien bieten zudem die Entwicklungen aus dem Bereich nachwachsender Rohstoffe in Kombination mit biobasierten Harzsystemen. Das Projekt Gro-Coce verfolgte das Ziel, durch die Verbindung nachhaltiger Bauprodukte und -weisen ein innovatives Deckensystem zu entwickeln, welches auf Grundlage der Holz-Beton-Verbundbauweise (HBV-Bauweise) als ökonomische und ökologisch vorteilhafte Alternative zu den momentan vorherrschenden, energie- und ressourcenintensiven Deckenkonstruktionen aus Stahlbeton funktioniert. Das Deckensystem besteht aus Holzstegen, deren Zugzone durch hochleistungsfähige hanffaserbasierte Armierungstextilien verstärkt wird. Dadurch gelingt eine deutliche Reduktion des notwendigen Holzquerschnittes und eine anforderungsgerechtere sowie verantwortungsvollere Nutzung des Querschnitts für alle üblichen Spannweiten des Hoch- und Geschossbaus. Ziel war die Verwirklichung hoher mechanischer Kennwerte der Fasern, bei gleichzeitig geringer Streuung der Materialeigenschaften, um ein im Vergleich zu industriell gefertigten Fasern konkurrenzfähiges und nachhaltiges Produkt aufbieten zu können.

Zudem stellt das STFI neueste Möglichkeiten zur kontinuierlichen Herstellung von Organoblechen vor. Unter Einsatz einer Intervallheißpresse wurden in den letzten Jahren Organobleche auf Basis unterschiedlichster Verstärkungsstrukturen in Kombination mit thermoplastischen Matrixsystemen entwickelt. Die Palette reicht dabei vom industrieüblichen PP und PA bis hin zu hochtemperaturbeständigen Polymeren wie PPS oder PEI.

Die Qualität von Verbundsystemen aus Cord hochfester Fasern wie Polyester, Aramid oder Polyamid und Matrixmaterialien aus Kautschuk wird maßgeblich bestimmt durch die Haftfähigkeiten der Fasern an der Matrix. Im etablierten Herstellungsprozess werden Haftvermittler aus Resorcin-Formaldehyd-Latex (RFL) zur Verbesserung der Haftfähigkeiten verwendet. Forschende an den DITF Denkendorf zeigen Wege, um das gesundheitsschädliche Formaldehyd durch technisch gleichwertige, aber gesundheitlich unbedenkliche Stoffe zu ersetzen.

In Autoreifen, Förderbändern und Keilriemen sowie in vielen Anwendungen bei der Herstellung technischer Erzeugnisse werden Kautschukmaterialien durch Cord verstärkt. Verwendet werden hochfeste Fasern aus Polyester, Polyamid oder Aramid. Sie sorgen für die notwendige Festigkeit und Steifigkeit des Gesamtverbunds und wirken äußeren Kräften entgegen. Dadurch können Verformungen, Dehnung und Torsion des Materials klein gehalten werden.

Diese Ansprüche an das Faserverbundmaterial können aber nur erfüllt werden, wenn zwischen Fasern und Matrix (aus Kautschuk bzw. Gummi) eine ausreichend hohe Haftfestigkeit besteht. Andernfalls ist mit einer Delamination der Werkstoffverbunde zu rechnen, die in wechselnden Lagen von Gewebe und Kautschuk aufgebaut sind. Materialversagen wäre die Folge.

Die Haftfestigkeit wird durch den Einsatz von Haftvermittlern erhöht. Bewährt haben sich Chemikalien auf der Basis von Formaldehyd-Resorcin-Latex (RFL). Sie werden als sogenannte Dips auf die Fasern aufgebracht und sorgen dafür, dass sich deren Haftung an der Matrix aus Kautschuk deutlich verbessert. RFL ist als Haftvermittler etabliert, hat aber einen bedeutenden Nachteil: Formaldehyd ist seit 2014 von der EU als nachweislich cancerogen und mutagen eingestuft. Die chemische Industrie ist daher auf der dringenden Suche nach gesundheitlich unbedenklichen Alternativen.

Die DITF haben ein neues, formaldehydfreies Beschichtungssystem entwickelt. Es basiert auf dem aus Holz gewinnbaren Stoff Hydroxymethylfurfural (HMF). HMF bildet sich bei der thermischen Zersetzung von Kohlenhydraten. Es kommt in vielen mit Hitze behandelten Lebensmitteln wie Milch, Kaffee oder Fruchtsäften vor und gilt nach derzeitigem wissenschaftlichem Kenntnisstand als gesundheitlich unproblematisch.
Die an den DITF entwickelten HMF-Dips sind auch aus technischer Sicht vielversprechend: Bei Garnen aus Polyamid 6.6 reicht eine einfache Imprägnierung aus, um die gewünschte Haftverbesserung zu erzielen. Garne aus Polyester oder Aramid bedürfen einer zusätzlichen vorhergehenden Plasmabehandlung oder einer Sol-Gel-Ausrüstung, um die notwendige Haftverbesserung zu erreichen. Das Aufbringen des HMF-Dips ist unter den gleichen Bedingungen und mit derselben Technologie möglich, die auch für die RFL-Dips verwendet wird. An dieser Stelle sind also keine zusätzlichen Investitionen nötig, um den Haftvermittler in der Produktion auszutauschen.

Die bereits aufgezeigten Vorteile sollen ausgebaut werden. Der Ersatz des Resorcins in der Dip-Formulierung ist das nächste Forschungsziel. Denn auch Resorcin hat eine humantoxische Wirkung. In Zusammenarbeit mit Industriepartnern untersucht man derzeit, inwieweit Resorcin durch Lignin ersetzbar ist. Das Besondere an dem verwendeten Lignin ist, dass es aus einjährigen Pflanzen gewonnen wird. Damit ist es, im Gegensatz zum häufig verwendeten Holzlignin, chemisch wesentlich aktiver und bietet mehr Potential für die weitere Verarbeitung zu einem technisch vorteilhaften Haftvermittler.
Beide Ansätze, Chemikalien in Haftvermittlern durch gesundheitlich unbedenkliche Stoffe auszutauschen, tragen durchweg den Gedanken des nachhaltigen Wirtschaftens: Die neuen Haftvermittler aus HMF und Lignin basieren auf natürlichen Rohstoffen. Die Problemlösung innerhalb einer anspruchsvollen, technischen Anwendung unter Einhaltung von Nachhaltigkeitsaspekten spiegelt die Verpflichtungen der Forschung gegenüber den gesellschaftlichen Vorgaben wider. Für die klein- und mittelständische Industrie bieten die Forschungsergebnisse Grundlage für Innovationen und damit einen echten Vorteil im internationalen Wettbewerb.

• Bundesregierung muss anwendungsorientierte Industrieforschung bedarfsgerecht finanzieren
• Haushaltsentwurf für 2022 bleibt dahinter deutlich zurück  
• Herausforderungen für Gesellschaft sind nur mit deutlich intensivierter Forschung und Innovationen zu bewältigen
• Nachhaltige Anreizsysteme für Mittelstand zur Steigerung der Innovationskraft schaffen

„Die Kürzung der Budgets für Industrieforschung und das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) auf Vor-Corona-Niveau ist ein verstörendes, desaströses Signal in Richtung der forschungsaffinen mittelständischen Unternehmen und der Industrieforschungseinrichtungen“, kommentiert Prof. Dr. Martin Bastian, Präsident der Deutschen Industrieforschungsgemeinschaft Konrad Zuse e.V. (Zuse-Gemeinschaft) den Regierungsentwurf für den Bundeshaushalt 2022. Er fordert die Bundesregierung auf, ihre Zusagen aus dem Koalitionsvertrag einzuhalten und die anwendungsorientierte Industrieforschung bedarfsgerecht zu finanzieren: „Nach unseren Berechnungen sind für eine bedarfsgerechte Finanzierung der anwendungsorientierten Forschung insgesamt pro Jahr gut 1,15 Milliarden Euro anzusetzen. Analog zum Pakt für Forschung und Innovation muss auch dies unbedingt regelmäßig überprüft und angepasst werden.“
 
Dr. Klaus Jansen, Geschäftsführer der Zuse-Gemeinschaft, ergänzt: „Eine wirklich bedarfsgerechte Finanzierung läge nach unseren Berechnungen für INNO-KOM und IGF bei mindestens 350 Mio. Euro, für ZIM sollten wenigstens 800 Mio. Euro angesetzt werden. Der aktuelle Haushaltsentwurf zeigt jedoch in eine ganz andere Richtung. Er steht in eklatantem Widerspruch zu den vollmundigen Versprechungen des Koalitionsvertrages.“ Laut Regierungsentwurf sinken die eingeplanten Mittel für die anwendungsorientierte Industrieforschung insgesamt um gut sechs Prozent von 905,5 Mio. Euro auf nur noch 855 Mio. Euro – ein Minus von 50,5 Mio. Euro. Dazu weiter Dr. Jansen: „Die Praxis hat bereits in den Vorjahren gezeigt, dass die anwendungsorientierte Industrieforschung – ein zentraler Träger für Transfer und Innovation in Deutschland – chronisch unterfinanziert ist. Die stark gesunkene Innovatorenquote im deutschen Mittelstand unterstreicht das eindrucksvoll.“
 
Die Zuse-Gemeinschaft sieht angesichts dieser Kürzungen für die anwendungsorientierte Forschung den gesellschaftlichen Transformationsprozess hin zur sozial-ökologischen Marktwirtschaft sowie die erfolgreiche Bewältigung der anstehenden Aufgaben der Mobilitäts-, Energie-, Produktionswende und des Klimawandels in Gefahr, so Prof. Bastian weiter: „Mit Blick auf diese immensen Herausforderungen, denen sich unsere Gesellschaft stellen muss, sind solche Einschnitte in ohnehin viel zu knappe Budgets als dramatisch zu bewerten. Diese können nur durch deutlich intensivierte Forschung und die so zu erreichenden Innovationen bewältigt werden. Das erfordert zwingend eine ausreichende, verlässliche und bedarfsgerechte finanzielle Förderung.“ Dazu müsse die Bundesregierung unbedingt auf Anreizsysteme für den Mittelstand setzen, betont der Präsident der Zuse-Gemeinschaft: „Wenn es gelingt, dessen Innovationskraft zu steigern, lassen sich die Mehraufwendungen für die anwendungsorientierte Industrieforschung durch die so erzielten Steuermehreinnahmen deutlich überkompensieren.“

• Einladung zur Abschlusskonferenz des Projektes iMulch

Während Kunststoffe in maritimen Gewässern aktuell zahlreiche gesellschaftliche Akteure beschäftigen, finden Bodenbelastungen durch Kunststoffe in Äckern und Feldern durch landwirtschaftliche Folien bisher kaum Beachtung. Besonders Mulchfolien kommen sowohl zur Ertragssteigerung als auch infolge klimatischer Ursachen, immer häufiger zum Einsatz.

Dieser Thematik widmeten sich daher die Forschenden des Projektes iMulch. Um einen Nachweis von Kunststoffen in Böden und Drainagewässern zu erbringen und mögliche Folgen aufzuzeigen, untersuchte und verglich das Forschungsteam den Einfluss konventioneller erdölbasierter Mulchfolien mit bio-abbaubaren Alternativen.

Die gesammelten Projektergebnisse präsentiert das Konsortium mit Unterstützung externer Expertinnen und Experten am 28. April von 10-17 Uhr online im Rahmen der iMulch Abschlusskonferenz. Eine Anmeldung zur kostenlosen Teilnahme sowie die Veranstaltungsagenda finden sie unter dem folgenden Link:
http://imulch.eu/abschlusskonferenz/

Kunststoffemission in Böden
Um untersuchen zu können, ob der Einsatz von Mulchfolien auf Böden kritische Kunststoffemissionen verursacht, entwickelten die Forschenden zunächst eine umfassende Teststrategie. Diese ermöglichte es, Informationen zu Menge, Typ und Größe der Kunststoffpartikel sowie zu ihrem Transportverhalten und Verbleib im Boden zu gewinnen. Der erste Schritt bestand in der Entwicklung geeigneter Test-Methoden zur Bestimmung von Polymermenge, Polymerart und Polymergröße. Einsatz fanden besonders die Thermoextraktions-Desorptions-Gaschromatographie-Massenspektrometrie (TED-GC-MS), FT-IR-Spektrometrie und die konfokale Raman-Mikroskopie (CRM).

In Laborständen untersuchten sie parallel die Verwitterung von Folien in Böden und in Drainagewasser sowie das Adsorptionsverhalten von Folien in Bezug auf Schadstoffe. Ein weiterer Untersuchungsschwerpunkt bestand in der möglichen Toxizität der Folien auf aquatische und terrestrische Organismen. Die Ergebnisse dieser Experimente boten wertvolle Rückschlüsse zum Verhalten und Verbleib landwirtschaftlicher Folien in der Umwelt.

Über mehr als 12 Monate hinweg erforschte das Team zudem den Transport der in den Folien eingesetzten Polymere in Freilandlysimetern. Hierbei analysierten sie sowohl den Transport im Boden als auch die Aufnahme in Pflanzen. Die Ergebnisse erlauben Rückschlüsse zur Frage, ob Polymerpartikel aus dem Boden ins Grundwasser eintreten oder durch eine Aufnahme in Pflanzen in die Nahrungskette gelangen können.

Mikrobielles Upcycling durch Bakterien
Eine vielversprechende Lösung zum Abbau und zur Nutzbarmachung von Mulchfolienresten scheinen mikrobielle Upcycling-Ansätze zu bieten. Diese nutzen Mikroorganismen, welche in der Lage sind, Kunststoff-Moleküle im Rahmen von Stoffwechselprozessen umzuwandeln.

Hierbei können sie Moleküle von industriellem Interesse produzieren, beispielsweise das Biopolymer PHA. Eine Optimierung der Stoffwechselwege des Mikroorganismus Cupriavidus necator demonstrierten die Forschenden erfolgreich am Beispiel von PBAT-Monomeren und realisierten dort eine effektive Umwandlung zum Biopolymer PHA. Diese stoffliche Nutzung von Mulchfolien durch mikrobielles Upcycling kann zukünftig zu einer signifikanten Verbesserung der Ökobilanz landwirtschaftlicher Folien beitragen. Das Projekt iMulch wird mit Mitteln aus dem Europäischen Fond für regionale Entwicklung (EFRE) „Investitionen in Wachstum und Beschäftigung“ gefördert.

• Austausch über das Netzwerkprojekt Hanfbast Sachsen (HaSaX) ´

Ende Februar besuchte Wolfram Günther, Staatsminister für Energie, Klimaschutz, Umwelt und Landwirtschaft des Freistaats Sachsen, das Sächsische Textilforschungsinstitut e.V. (STFI) in Chemnitz. Gesprächsgegenstand des Besuchs war das Forschungsvorhaben „Hanfbast aus Sachsen“ für eine nachhaltige Produktion von textilen Halbzeugen und Produkten (HaSaX)“. Das STFI erarbeitet zum gegenwärtigen Zeitpunkt ein Forschungsnetzwerk in Kooperation mit der Firma texulting GmbH, Hohenstein-Ernstthal, in dem das Potenzial von Hanfbast als biobasiertes Leichtbaumaterial betrachtet wird.

Das Neue ist; dieser Hanfbast wird aus ungerösteten also naturbelassenen Hanfpflanzen gewonnen und behält damit sein naturgegebenes, sehr hohes Leistungspotenzial. Das Verfahren der Gewinnung ist neu und deshalb gibt es bis zur industrieprozesstauglichen Verarbeitung der Bastfasern viele Entwicklung-schritte, welche bis zur Nutzung des Materials noch zu bewältigen sind. Zusammen mit einer Gruppe sächsischer Mittelständler sucht das STFI deshalb Unterstützung bei der sächsischen Politik zur Umsetzung der noch offenen Entwicklungsaufgaben für die Nutzbarmachung von Hanfbast.

Verfolgt wird die Vision einer vollumfänglichen Nutzung des Hanfes z. B. im Baubereich. Ziel ist es, mit hanfbasierten Sandwichelementen künftig Baustoffe anzubieten, die eine sehr gute Kreislauffähigkeit aufweisen. Hinsichtlich des CO2-Fußabdruckes können hanfbasierte Sandwichelemente mit klassischen Systemen konkurrieren. Neben den Gebäudeinnenschichten, die wegen der guten Dämmeigenschaften auch aus Hanf bestehen, kann dann auch die Gebäudehülle ein Tragelement aus Hanflaminat sein. Der Markt für leichte Gebäudehüllen wächst ständig und legt europa- und deutschlandweit momentan um jährlich 5 % zu – eine gute Perspektive für Bauwerke aus Hanf.

Der Einsatz nachhaltiger und biobasierter Materialien gewinnt in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung. Gründe dafür sind zum einen das steigende Bewusstsein bezüglich Umwelt- und Ressourcenschonung, Verknappung von Rohstoffen jedoch auch die zunehmende Verschärfung der gesetzlichen Vorgaben.

Composites, die aus mineralischen und/oder erdölbasierten Rohstoffen bestehen, weisen von der Erzeugung bis zum Recycling einen erheblichen CO2-Footprint auf. Um die CO2-Emission zu reduzieren, ist der Einsatz biobasierter Hochleistungsfasern anstelle der Glas- oder Kunststofffasern ein Lösungsansatz. Das mechanische Leistungspotenzial von Hanfbast ist vergleichbar mit dem von Glasfasern und wurde unter Nutzung einer neuen Bastfaser-Gewinnungsmethode erstmals 2015 nachgewiesen. So besitzen die aus derart isoliertem Hanfbast hergestellten Composites um bis zu 40 % höhere mechanische Kennwerte als jene Bauteile, bei denen ausschließlich konventionell aufgeschlossene Naturfasern eingesetzt werden.

Industrietextilien müssen in der Nutzung hohen Anforderungen gerecht werden, was eine komplexe und oft auch ressourcenintensive Herstellung bedeutet. Wie sich in diesem Prozess Material und Energie sparen lassen, zeigt die Prozesskette „Industrietextilien“ des VDI Zentrums Ressourceneffizienz (VDI ZRE) anhand von Beispielen und aktuellen Forschungsvorhaben.

Die Anforderungen an Industrietextilien sind deutlich höher und vielfältiger als an solche Textilien, die im Alltag verwendet werden. Im industriellen Kontext eingesetzte Filterstoffe, Verpackungsmaterialien oder Beschichtungsträger werden meist aus hochspezialisierten Chemiefasern und unter hohem Einsatz von Energie und Wasser hergestellt. Oft besteht ein großes Einsparpotenzial.

Unternehmen bilden in der Regel nicht den kompletten Herstellungsprozess von der Faserherstellung bis zum fertigen textilen Produkt ab. Vielmehr spezialisieren sich die Unternehmen zunehmend auf einzelne Aktivitäten entlang der textilen Kette. Die Online-Prozesskette des VDI ZRE veranschaulicht den gesamten Herstellungsprozess und gibt gezielt Einblicke in die Einzelschritte. Beispiele verdeutlichen, welche Einsparungen andere Unternehmen bereits in einem ähnlichen Umfeld erreicht haben. Forschungsvorhaben zeigen, auf welche zukünftigen technischen Entwicklungen sich die Unternehmen einstellen sollten, um diese für ihre eigenen Innovationen nutzen zu können.

Natürliche Ressourcen sparen
Entlang des gesamten Herstellungsprozesses lassen sich Verbräuche von natürlichen Ressourcen reduzieren, unter anderem durch die Anpassung von Produktionsschritten oder den intelligenten Einsatz von Mess- und Regelungstechniken. Ein Beispiel zeigt, dass sich Schlichtemittel im Abwasser durch Ultrafiltration soweit anreichern lässt, dass es dem Schlichtmittelvorgang wieder zugeführt werden kann. Die Rückgewinnungsquote des Schlichtemittels beträgt in diesem Beispiel ca. 80 %. Dies hat zur Folge, dass auch der Chemische Sauerstoffbedarf (CSB-Fracht) im Abwasser um 30 bis 70 % sinkt.

Neben der konkreten Einsparung der Rohstoffe behandelt die Prozesskette auch, wie die eingesetzten Chemikalien verfolgt und analysiert werden können. So lässt sich ermitteln, auf welche Chemikalien aus Gründen des Umweltschutzes verzichtet werden sollte und welche Alternativen es gibt.

Die Prozesskette wird regelmäßig aktualisiert. Dabei ist das Kompetenzzentrum offen für einen Austausch mit Unternehmen, die Industrietextilien bzw. Teile davon herstellen. Erstellt wurde die Prozesskette im Auftrag des Bundesumweltministeriums.

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Mit ihren Forschungsergebnissen zur Herstellung von Kohlenstofffasern aus Holz bewarben sich die DITF erfolgreich um den ersten Preis der „Cellulose Fibre Innovation of the Year“. Nominiert wurden die DITF im Rahmen der „International Conference on Cellulose Fibres 2022“, die vom 2. bis 3. Januar in Köln stattgefunden hat.

Zum zweiten Mal kürte das nova-Institut für Ökologie und Innovation im Rahmen der „International Conference on Cellulose Fibres 2022“ herausragende wissenschaftliche Forschung, die nachhaltige Lösungen für die Wertschöpfungskette von Zellulosefasern liefert. Die DITF Denkendorf präsentierten sich mit dem Thema „Kohlenstofffasern aus Holz“ inmitten eines aktuellen Forschungsfeldes, das ressourcenschonende Alternativen zu Fasern auf fossiler Basis liefert.

Das Kompetenzzentrum Biopolymerwerkstoffe der DITF Denkendorf erhielt bei der Nominierung den ersten Platz mit der Präsentation von Kohlenstofffasern (Carbonfasern), die in einem neuartigen und nachhaltigen Verfahren aus dem Rohstoff Holz gewonnen werden. Die HighPerCellCarbon®-Technologie beschreibt ein patentiertes Verfahren, das unter der Federführung von Dr. Frank Hermanutz weiterentwickelt worden ist: In Folge dessen können in einem nachhaltigen und besonders umweltschonenden Prozess Carbonfasern auf der Basis von Biopolymeren erzeugt werden.

Das HighPerCellCarbon®-Verfahren umfasst das Nassspinnen von Zellulosefasern unter Verwendung ionischer Flüssigkeiten (IL) als Direktlösungsmittel. Das Filamentspinnverfahren stellt den zentralen technischen Teil. Es erfolgt in einem umweltfreundlichen und geschlossenen System. Das Lösungsmittel (IL) wird dabei vollständig rezykliert. Die auf diesem Wege erzeugten Zellulosefasern werden in einem weiteren Entwicklungsschritt durch einen Niederdruck-Stabilisierungsprozess direkt in Carbonfasern umgewandelt, gefolgt von einem geeigneten Carbonisierungsprozess. Während des gesamten Verfahrensablaufs entstehen keine Abgase oder giftigen Nebenprodukte.

Neben der Rezyklierfähigkeit des verwendeten Lösungsmittels steht besonders die Verwendung des Rohstoffs Holz für Ressourcenschutz. Erdölbasierte Ausgangsstoffe, die üblicherweise in der industriellen Herstellung von Carbonfasern Verwendung finden, werden durch nachwachsende Biopolymere substituiert.

In einer neuen Studie untersucht Empa-Forscher Dominik Brunner, zusammen mit Kollegen und Kolleginnen der Universität Utrecht sowie der österreichischen Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik, wie viel Plastik aus der Atmosphäre auf uns runterrieselt. Laut der Studie verbreitet sich Nanoplastik über die Luft teilweise über 2000 Kilometer weit. In der Schweiz landen – den Zahlen der Messung aus Österreich entsprechend - jährlich etwa 43 Trillionen feinster Plastikteilchen. Wie viel es genau sind, darüber ist sich die Forschung noch uneins. Aber gemäss Schätzungen aus der Studie könnten es bis zu 3000 Tonnen Nanoplastik sein, mit denen die Schweiz jährlich von den abgelegenen Alpen bis ins urbane Unterland überzogen wird. Diese Schätzungen sind im Verhältnis zu anderen Studien sehr hoch, und es bedarf weiterer Forschung zur Überprüfung dieser Werte.

Die Studie ist wissenschaftliches Neuland. Denn die Verbreitung von Nanoplastik durch die Luft ist bis heute weitgehend unerforscht.

Untersucht haben die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen eine kleine Fläche auf 3106 Metern Höhe an der Spitze des Berges Hoher Sonnenblick im Nationalpark Hohe Tauern in Österreich.
Jeden Tag, und bei jeder Wetterlage, haben Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen um 8 Uhr früh rund um eine Markierung einen Teil der obersten Schneeschicht abgetragen und sorgfältig aufbewahrt. Die Verschmutzung der genommenen Proben durch Nanoplastik in der Luft oder auf den Kleidern der Wissenschaftler war dabei eine besondere Herausforderung. Im Labor mussten die Forscherinnen und Forscher teilweise regungslos verharren, wenn ein Kollege mit einer offenen Probe hantierte.

Der Ursprung der winzigen Teilchen ist mit Hilfe von Europäischen Wind- und Wetterdaten nachverfolgt worden. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass der grösste Ausstoss an Nanoplastik in die Luft in dicht besiedelten, urbanen Gebieten passiert. Etwa 30 Prozent der gemessenen Nanoplastik-Teilchen auf dem Berggipfel stammen aus einem Radius von 200 Kilometer, vorwiegend aus Städten. Aber auch Plastik aus den Weltmeeren gelangt offenbar über die Gischt der Wellen in die Luft. Rund 10 Prozent der in der Studie gemessenen Teilchen wurden von Wind und Wetter über 2000 Kilometer auf den Berg geweht – teilweise vom Atlantik aus.

Schätzungsweise über 8300 Millionen Tonnen Plastik sind bis anhin weltweit produziert worden, etwa 60 Prozent davon ist unterdessen Abfall. Dieser Müll erodiert durch Witterungseffekte und mechanischen Abrieb von Makroteilchen über Mikroteilchen bis hin zu Nanoteilchen. Doch ist weggeworfenes Plastik bei weitem nicht die einzige Quelle. Durch den alltäglichen Gebrauch von Plastik-Produkten wie Verpackungen und Kleidung wird Nanoplastik freigesetzt. Partikel in diesem Grössenbereich sind so leicht, dass ihre Bewegung in der Luft am ehesten mit Gas verglichen werden kann.

Neben Plastik finden sich noch allerlei andere Kleinstteilchen. Vom Saharasand bis zum Bremsbelag schwirrt die Welt als Abrieb durch die Luft. Es ist bis jetzt unklar, ob diese Art von Luftverschmutzung potentiell eine gesundheitliche Bedrohung für den Menschen bedeutet. Nanopartikel landen im Gegensatz zu Mikropartikel nicht nur im Magen. Sie werden über die Atmung tief in die Lungenflügel gesogen, wo sie dank ihrer Grösse eventuell die Zell-Blut-Barriere überwinden, und so in den menschlichen Blutkreislauf dringen könnten.