Aus der Branche

Durch den Klimawandel steigen die Temperaturen und Unwetter nehmen zu. Vor allem in den Innenstädten werden die Sommer für die Menschen zur Belastung. Durch Nachverdichtung wird zwar bestehende Infrastruktur genutzt und Zersiedelung vermieden, aber es steigt der Anteil an versiegelten Flächen. Das wirkt sich negativ auf Umwelt und Klima aus. Fassadenbegrünungen bringen hier mehr Grün in die Städte. Werden textile Speicherstrukturen eingesetzt, können sie sogar aktiv zum Hochwasserschutz beizutragen. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung (DITF) haben eine entsprechende „Living Wall“ entwickelt.

Die Pflanzen auf den grünen Fassaden werden über ein automatisches Bewässerungssystem mit Wasser und Nährstoffen versorgt. Die „Living Walls“ arbeiten weitgehend autonom. Sensorische Garne erfassen den Wasser- und Nährstoffgehalt. Der Aufwand für Pflege und Wartung ist gering.

Über neuartige hydraulische Textilstrukturen wird die Wasserführung geregelt. Das Pflanzsubstrat aus Steinwolleauf dem die Pflanzen wachsen, verfügt durch seine Struktur über ein großes Volumen auf engem Raum. Je nachdem, wie stark die Niederschläge sind, wird das Regenwasser in einer textilen Struktur gespeichert und später zur Bewässerung der Pflanzen genutzt. Bei Starkregen wird das überschüssige Wasser mit zeitlicher Verzögerung in die Kanalisation eingeleitet. Die an den DITF entwickelten „Living Walls“ helfen auf diese Weise, in nachverdichteten Ballungsräumen die Ressource Wasser effizient zu nutzen.

Im Forschungsprojekt wurde auch die Kühlleistung einer Fassadenbegrünung wissenschaftlich untersucht. Moderne Textiltechnik im Trägermaterial fördert die „Transpiration“ der Pflanzen. Dadurch entsteht Verdunstungskälte und die Temperaturen in der Umgebung sinken.

Zur Arbeit des Denkendorfer Forschungsteams gehörte auch eine Kosten-Nutzen-Rechnung und eine Life-Cycle-Analyse. Auf der Basis der Untersuchungen im Labor und im Außenbereich wurde ein „Grünwert“ definiert, mit dem sich die Wirkung von Gebäudebegrünungen als Ganzes bewerten und vergleichen lassen.

DOMO Chemicals, ein weltweit führender Anbieter von technischen Materiallösungen und Dienstleistungen auf Polyamidbasis, hat seinen neuesten jährlichen Nachhaltigkeitsbericht veröffentlicht, in dem er seine Fortschritte auf dem Weg zur Nachhaltigkeit, einschließlich einer bemerkenswerten Reduzierung der Treibhausgasemissionen, detailliert darlegt. DOMO hat es sich zur Aufgabe gemacht, Polyamid-Lösungen zu entwickeln, die zu einer besseren, nachhaltigeren Welt beitragen. Mit der Veröffentlichung seines zweiten jährlichen Nachhaltigkeitsberichts tritt DOMO in eine neue Phase seines Strebens nach Dekarbonisierung ein. Das Unternehmen ist zuversichtlich, dass es bis 2030 den Standard für Nachhaltigkeit in der Branche setzen wird.

Der Nachhaltigkeitsbericht beschreibt detailliert, was DOMO im Jahr 2022 auf dem Weg zur Verwirklichung seiner Nachhaltigkeitsziele für 2030 erreicht hat. In Bezug auf die Dekarbonisierung und umfassendere ökologische Errungenschaften hat das Unternehmen im Vergleich zum Ausgangsjahr 2019 folgende Fortschritte bewirkt:

• Reduktion der Scope-1- und Scope-2-Treibhausgasemissionen um 27% – ein bedeutender Fortschritt auf dem Weg zum Ziel einer 40-prozentigen Reduktion bis 2030 und Klimaneutralität bis 2050
• Erhöhung des Anteils an Strom aus erneuerbaren Energien im gesamten Unternehmen auf 12%
• Verringerung der Abfallmenge um 24%
• Reduzierung des Wasserverbrauchs um 4,5%

Zudem hat DOMO als Anbieter von nachhaltigen und kreislauforientierten Lösungen auf Polyamidbasis Folgendes erreicht:

• 11,3% des Umsatzes wurden mit technischen Materialien erzielt, die auf nachhaltigen Rohstoffen basieren, was einen großen Fortschritt auf dem Weg zu seinem Ziel von 20% im Jahr 2030 darstellt
• 25% der Forschungs- und Entwicklungsressourcen werden zur Verbesserung des Recyclings eingesetzt

Darüber hinaus ist für DOMO als verantwortungsvollem Arbeitgeber die Förderung von Talenten und die Sicherstellung des Wohlergehens der Belegschaft für ein nachhaltiges Wachstum von entscheidender Bedeutung. Zu den wichtigsten Fortschritten des Jahres 2022 zählen:

• Erhöhung des Anteils von Frauen in Führungspositionen von 22% im Jahr 2021 auf 30% im Jahr 2022
• Förderung eines sicheren und integrativen Arbeitsumfelds, das die persönliche und berufliche Entwicklung sowie eine globale Sicherheitskultur fördert

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

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

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

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

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

Kleidung, Schuhe, Möbel - der Konsum von Textilien steigt in der Europäischen Union kontinuierlich. Mit ihm gehen Auswirkungen auf das Klima, den Wasser- und Energieverbrauch sowie die Umwelt einher. Unter der Leitung der Hochschule Niederrhein (HSNR) starten ab Mai 2023 die Projektpartner HSNR, DWI - Leibniz-Institut für Interaktive Materialien und das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT eine Kooperationsplattform: Mit dem Projekt „KlarTEXt“ wollen sie die Hindernisse für eine nachhaltige und umweltfreundliche Textilwirtschaft überwinden. Das Projekt wird über vier Jahre mit rund zwei Millionen Euro vom Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen (MKW NRW) gefördert.

Zwei bis zehn Prozent der EU-Umweltbelastung beruhen auf Kleidungskonsum. Damit stellt der steigende Verbrauch von Textilien über den gesamten Lebenszyklus der Produkte durchschnittlich die viertgrößte Quelle negativer Auswirkungen auf die Umwelt und den Klimawandel in der Europäischen Union dar. Mit ihrer Strategie für nachhaltige und kreislauffähige Textilien stößt die EU nun die Transformation der Textilwirtschaft an: Dabei sollen zum einen die Nutzung und Entsorgung textiler Produkte verbessert und zum anderen der Austrag faserigen Mikroplastiks minimiert werden.

Die 1400 deutschen, überwiegend mittelständischen Unternehmen der Branche stellt diese erforderliche Transformation vor große Herausforderungen. Allein für Ökodesignanforderungen (z. B. Ressourceneffizienz oder Recycling) existieren bislang weder Vorgaben noch überzeugende Lösungen. Viele der Unternehmen benötigen dazu starke Partnerschaften.

Austausch von Expertise
Genau hier setzt die Kooperationsplattform „KlarTEXt“ an: Material, Funktion, Zirkularität sowie Ressourceneffizienz sind omnipräsente Themen der Wissenschaft und Industrie mit großem Entwicklungspotenzial für die Gesellschaft. Das MKW finanziert die Entwicklung und Gründung der Plattform, die zugleich den Innovationsbedarf der Gesellschaft und Unternehmen bündeln sowie in wissenschaftliche Aktivitäten und Lehrformate überführen wird.

Mithilfe der Kooperationsplattform möchten die kooperierenden Forschenden Hindernisse für eine nachhaltige Textilindustrie ausmachen, Maßnahmen für ihre Überwindung definieren und an den Stellschrauben für eine sozial und ökologisch nachhaltige Textilwirtschaft arbeiten. „KlarTEXt“ hat zum Ziel, die gemeinsamen Forschungsfelder textile Materialien, Funktionen, Zirkularität sowie Ressourceneffizienz für erhöhte Innovationskraft in Unternehmen zu transferieren. Des Weiteren sollen die Forschungsthemen in verständlicher Sprache mit der Gesellschaft geteilt werden. Durch diese wirtschaftliche und gesellschaftliche Teilhabe werden so unter anderem Zukunftsinnovationen aus den Bereichen Biopolymere und Biotechnologie für die Textilwirtschaft mit Relevanz versehen.

Bereits Interessierte für die Vernetzung
Unterstützer der ersten Stunde und weitere Kooperationspartner sind das Wuppertal-Institut für Klima, Umwelt, Energie (WI), das Nova-Institut, die Gemeinschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ), das Cluster industrieller Biotechnologie (CLIB) und Die C&A’s FIT GmbH sowie zahlreiche weitere Unternehmen aus dem Textilsektor.  Mithilfe der digitalen Vernetzungsplattform sowie den verschiedenen interaktiven Veranstaltungsangeboten und -formaten möchten die Projektpartner Voraussetzungen schaffen, die Zukunft einer nachhaltigen Textilwirtschaft zu gestalten.

Dies gilt sowohl für Vertreter und Vertreterinnen aus Industrie und Akademia als auch Menschen der allgemeinen Bevölkerung. „Mit ‚KlarTEXt‘ möchten wir die Lücke zwischen Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft mit Fokus auf die Textil- und Bekleidungswirtschaft schließen. In partizipativen Formaten wird der Austausch zwischen Bürger:innen und Unternehmen zu den Forschungsfeldern und gesellschaftlichen Fragestellungen zu wichtigen Themen der Textilindustrie wie beispielsweise technische Innovationen, Reparierbarkeit, ökologische Materialien, Fast und Fair Fashion ermöglicht“, erläutert Professorin Maike Rabe. Bürgerinnen und Bürger dürfen sich unter anderem auf Angebote zur textilen Nachhaltigkeit im OecherLab (Aachen), der Junior-Uni (Mönchengladbach), im Supermarkt der Ideen (Oberhausen) und in dem Dezentrale BioLab (Dortmund) freuen.

PrimaLoft, Inc., ein Unternehmen für Materialtechnologie, macht mit der Einführung von PrimaLoft® Insulation with Ocean Bound Plastic einen weiteren wichtigen Schritt in seiner Relentlessly Responsible™ Mission. Die Innovation verwendet Plastik, das in Küstennähe gesammelt wird, um Hochleistungsisolationsfasern herzustellen. So wird verhindert, dass weiterer Plastikmüll ins Meer gelangt. Helly Hansen und Isbjörn of Sweden sind die ersten Marken, welche die neue Isolation in ihren Herbst/Winter 2023 Kollektionen verwenden.

PrimaLoft® Insulation with Ocean Bound Plastic ist eine leistungsstarke Isolation, die zu 100 Prozent aus recyceltem Material besteht, wovon 60 Prozent aus Plastikflaschen stammen, die in einem Umkreis von 50 Kilometern um Küstengebiete gesammelt wurden. Da das Plastik noch vor dem Erreichen des Meers abgefangen wird, kann es zur Verarbeitung der hochwertigen PrimaLoft-Isolation genutzt werden. Gleichzeitig wird verhindert, dass die Weltmeere weiter verschmutzt werden.

Das Verfahren ist von OceanCycle zertifiziert, einem sozialen Unternehmen, das sich darauf fokussiert, die Verschmutzung der Ozeane durch Plastik zu verhindern und die Lebensbedingungen in Küstengemeinden durch Zertifizierung und direkte soziale Maßnahmen zu verbessern. Die unabhängige OceanCycle-Zertifizierung stellt sicher, dass das Material auch wirklich aus Küstennähe stammt, die Beschaffung ethisch-korrekt und die Rückverfolgbarkeit lückenlose ist. Zudem gewährleistet sie eine lückenlose Dokumentation von der Sammlung bis zur Herstellung.

Umwandlung von Ocean Bound Plastik in PrimaLoft-Material
Die Relentlessly Responsible™ Mission von PrimaLoft hat zum Ziel, durch Innovation sowohl Leistung als auch Nachhaltigkeit seiner Produkte immer weiter zu steigern. „Unsere neueste Entwicklung ist eine wichtige Lösung sowohl für die Umwelt, als auch für die Recycling-Lieferkette“, sagt Tara Maurer-Mackay, Senior Vice President, Product Strategy. „Die Qualität von Kunststoffen verschlechtert sich schnell, sobald sie den Elementen im Meerwasser länger ausgesetzt sind, was sie für die meisten Recyclingmaßnahmen unbrauchbar macht. Indem wir Kunststoffabfälle auffangen, bevor sie ins Meer gelangen können, sind wir in der Lage, das Material zur Herstellung unserer hochwertigen Produkten zu verwenden, und damit unseren Markenpartnern und Verbrauchern eine perfekte Mischung aus Leistung und Vielseitigkeit bei geringerer Umweltbelastung zu bieten." PrimaLoft® Insulation with Ocean Bound Plastic besitzt alle Leistungsvorteile, für die PrimaLoft bekannt ist, darunter leichtgewichtige Wärmeleistung sowohl bei trockenen als auch bei nassen Bedingungen, praktische Packbarkeit und lange Haltbarkeit.

Das Sächsische Textilforschungsinstitut e.V. (STFI) wird in Genf Neues aus der Vliesstoffforschung präsentieren. Gezeigt werden unter anderem ein biobasierter Hygienevliesstoff, das Recycling von Hochleistungsfasern am Beispiel des Projekts VliesSMC, ein innovatives Schlauchlinersystem und Wasserstrahlvliesstoffe aus recycelten Fasern.

Biobasierter Hygienevliesstoff: BioHyg
Ausgangspunkt für die Innovation war die Suche nach einer waschbaren und somit wiederverwendbaren Saugeinlage aus vollständig biobasierten Materialien für Anwendungen in der Baby-, Damen- und Inkontinenzhygiene. Zwei Hauptanforderungen standen im Fokus: Eine schnelle und effiziente Flüssigkeitsverteilung sowie eine hohe Saugfähigkeit sollen Rücknässung und Auslaufen minimieren. Beides gewährleisten Spezial-Viskosefasern von Kelheim Fibres, die seit vielen Jahren diesen essenziellen Beitrag in absorbierenden Hygieneprodukten wie Tampons leisten.
Dabei sind die Vorteile von Vliesstoffen in Kombination mit Spezial-Viskosefasern hinsichtlich Absorptionsfähigkeit (durch z. B. offenporigere Strukturen) aus dem Bereich der petrochemisch- in die Welt der biobasierten Fasermaterialien transferiert worden.

Wiederverwendbare Produkte müssen beim Waschen und über mehrere Nutzungszyklen hinweg stabil bleiben. Um das zu gewährleisten, wurde am Sächsischen Textilforschungsinstitut e.V. eine innovative Vliesstoffkonstruktion entwickelt. Sie schließt die technologische Lücke aus ausreichender Dimensionsstabilität und möglichst geringer Faserschädigung durch die Verfestigungsmechanismen. Die entwickelten Vliesstofflagen können als eigenständige Lösung als Single-Use Produkt mit biobasierten Materialien verwendet oder in eine waschbare Verbundstruktur, wie der Windel vom Start-up Sumo, integriert werden. Die neue Lösung vereint die Welten von Hygiene und Nachhaltigkeit und zeigt, dass leistungsstarke wiederverwendbare absorbierende Produkte ohne fossile Materialien entwickelt werden können.

Recycling von Hochleistungsfasern: VliesSMC
Das STFI informiert auf der INDEX über 23 Neuerungen im Recycling von Hochleistungsfasern. Ausgestellt wird ein Batteriegehäuse, das gemeinsam mit dem Forschungspartner Fraunhofer ICT, Pfinztal, erarbeitet wurde. Am STFI, Chemnitz, erfolgten detaillierte Untersuchungen zum Einsatz rezyklierter Carbonfasern in der SMC-Prozesskette. Hierzu wurden 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 Vergleich mit konventionellen SMC-Produkten zeigt, 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.   
 
Von der Recyclingfaser zum Wasserstrahlvliesstoff
Das STFI stellt Vliesstoffstrukturen aus, die nach dem mechanischen Recycling mittels Reißmaschine durch das Wasserstrahlverfahren bzw. Nähwirktechnologien verfestigt wurden. Die Vliesstoffe zeichnen sich insbesondere durch ihre weiche Haptik und Optik aus. Ob nassfeste Wipes, klassische Polfaserwirkvliesstoffe mit Polster- und Isolationseigenschaften oder nachhaltige Nadelvliesstoffe; durch den Einsatz von Reißfasern in Kombination mit etablierten Vliesbildungsprozessen werden am STFI neue Anwendungen für Alttextilien gefunden und Stoffkreisläufe geschlossen.  

Die RadiciGroup stellte Biofeel® Eleven, ein Garn natürlichen Ursprungs, auf der Messe Performance Days (die am 15. und 16. März in München stattfand) vor. Biofeel® Eleven wird aus Rizinusöl gewonnen und eignet sich zur Gewinnung von Bio-Polymer. Es kann für hochwertige Gewebe und Stoffe verwendet werden, die in zahlreichen Branchen zum Einsatz kommen: von der Mode bis hin zum Sport, vom Kraftfahrzeug bis hin zu Heimtextilien.

Heute befinden sich 80 % der Rizinus-Plantagen der Welt in Indien, vor allem in der Region Gujarat, wo die Klimabedingungen besonders günstig sind. Hier kann die lokale Bevölkerung durch den Anbau auf eher dürren Feldern, die für den Anbau von Lebensmitteln kaum geeignet sind, auf ein zusätzliches Einkommen zählen und die im Laufe der Zeit erworbenen Kompetenzen dieser Tätigkeit widmen. Dank der Forschung, Entwicklung und Innovation der Wertschöpfungskette wurden im Laufe der Jahre die Samen ausgewählt und zertifiziert, die entsprechend der Endverwendung die besten Qualitätsmerkmale des Endprodukts gewährleisten.

Die Bohnen des tropischen Wunderbaums enthalten circa 45 % Öl, das reich an Ricinolein ist, aus dem das biobasierte Polyamid 11 gewonnen wird, aus dem die RadiciGroup ihr Garn Biofeel® Eleven herstellt. Die Reste aus dem ersten Pressverfahren werden zu hocheffizientem Biodünger, der wieder dem Boden zurückgeführt wird.

Biofeel® Eleven kann zudem direkt in der Produktionsphase spinngefärbt werden, was zu großen Wasser- und Energieeinsparungen sowie einer besseren Farbstabilität führt.

Ein neuartiges, ebenso umweltfreundliches wie kostensparendes Verfahren zur Herstellung von Carbonfasern aus Lignin ist an den DITF entwickelt worden. Es zeichnet sich durch hohes Energiesparpotential aus. Die Vermeidung von Lösungsmitteln und die Nutzung natürlicher Rohstoffe machen das Verfahren umweltfreundlich.

Carbonfasern werden im industriellen Maßstab gewöhnlich aus Polyacrylnitril (PAN) hergestellt. Die Stabilisierung und die Carbonisierung der Fasern geschieht dabei mit langer Verweildauer in hochtemperierten Öfen. Das erfordert viel Energie und macht die Fasern teuer. Dabei entstehen giftige Nebenprodukte, die aufwendig und energieintensiv aus dem Herstellungsprozess abgetrennt werden müssen.

Ein neuartiges, an den DITF entwickeltes Verfahren ermöglicht hohe Energieeinsparungen in all diesen Prozessschritten. Lignin ersetzt dabei das Polyacrylnitril für die Herstellung der Präkursorfasern, die in einem zweiten Prozessschritt zu Carbonfasern umgewandelt werden. Lignin als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Carbonfasern hat bisher kaum Beachtung in der industriellen Fertigung gefunden. Lignin ist ein günstiger und in großen Mengen verfügbarer Rohstoff, der als Abfallprodukt in der Papierproduktion anfällt.

Im neuen Verfahren zur Herstellung von Ligninfasern wird zuerst Holz in seine Bestandteile Lignin und Cellulose getrennt. Ein Sulfit-Aufschluss ermöglicht die Erzeugung von Lignosulfonat, das in Wasser gelöst wird. Die wässrige Lösung von Lignin ist das Ausgangsmaterial für das Spinnen der Fasern.
Der Spinnprozess selbst erfolgt im sogenannten Trockenspinnverfahren. Dabei presst ein Extruder die Spinnmasse durch eine Düse in einen beheizten Spinnschacht. Die entstehenden Endlosfasern trocknen im Spinnschacht schnell und gleichmäßig. Das Verfahren benötigt weder Lösungsmittel noch giftige Additiven.

Die anschließenden Schritte zur Herstellung von Carbonfasern - die Stabilisierung in Heißluft und die anschließende Carbonisierung im Hochtemperaturofen - ähneln denen des üblichen Prozesses bei Verwendung von PAN als Präkursorfaser. Allerdings lassen sich die Ligninfasern im Ofen besonders schnell mit Heißluft stabilisieren und benötigen nur relativ niedrige Temperaturen in der Carbonisierung. Die Energieersparnis in diesen Prozessschritten gegenüber PAN liegt bei rund 50% und bedeutet einen echten Wettbewerbsvorteil.

Aus Wasser gesponnene Ligninfasern bieten Vorteile
Neben der umweltfreundlichen, da lösemittelfreien Herstellung, und der Energieeffizienz bietet das neue Verfahren weitere Vorteile gegenüber PAN: Lignin ist ein überaus günstiger und leicht verfügbarer Rohstoff, der aus Holz gewonnen wird. Die Verwendung eines natürlichen Rohstoffes für die Erzeugung von hochfesten Carbonfasern folgt dem Nachhaltigkeitsgedanken in der Produktion.

Der Trockenspinnprozess erlaubt hohe Spinngeschwindigkeiten. Hierdurch wird in kürzerer Zeit deutlich mehr Material produziert, als es mit PAN-Fasern möglich ist. Das ist ein weiterer Wettbewerbsvorteil, der dennoch keine Kompromisse an die Qualität der Lignin-Präkursorfasern zulässt: Diese sind äußerst homogen, haben glatte Oberflächen und keine Verklebungen. Solche strukturellen Merkmale erleichtern die Weiterverarbeitung zu Carbonfasern und letztlich auch zu Faserverbundwerkstoffen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die in dem neuen Spinnverfahren gewonnenen Präkursorfasern aus Lignin gegenüber PAN deutliche Vorteile in der Kosteneffizienz und in ihrer Umweltverträglichkeit zeigen. Die mechanischen Eigenschaften der aus ihnen hergestellten Carbonfasern sind hingegen nahezu vergleichbar – sie sind ebenso zugfest, widerstandsfähig und leicht, wie es von marktgängigen Produkten bekannt ist.

Besonders interessant dürften Carbonfasern aus Wasser gesponnenen Ligninfasern für Anwendungen in der Bau- und Automobilbranche sein, die von Kostensenkungen im Produktionsprozess in hohem Maße profitieren.

Ab sofort nimmt der Outdoor-Ausrüster Globetrotter in seinen bundesweit 22 Filialen alle ausgedienten, mit Daune gefütterten Produkte an - gleichgültig ob Schlafsack oder Winterjacke, Bettdecke oder Kopfkissen. Gesammelt werden diese bis Januar 2024. In Zusammenarbeit mit der englischen Outdoor-Marke Mountain Equipment entsteht anschließend eine Jacke aus 100 Prozent recycelter Daune, die voraussichtlich ab Herbst 2024 exklusiv bei Globetrotter erhältlich sein wird.

Für die Aktion stehen in allen Globetrotter-Filialen Sammelbehälter bereit. Alternativ können die Kund:innen ihre gebrauchten Daunenprodukte auch per Post versenden. „Mit dem DOWN CYCLE-Projekt gehen wir gemeinsam mit Mountain Equipment neue Wege in Richtung Kreislaufwirtschaft und Ressourcenschonung,“ so Projektmanager Andreas Krüger. „Gerade die Weiternutzung alter Daunen macht Sinn, denn durch das Recycling dieses langlebigen Naturproduktes können große Mengen an Wasser eingespart werden.“

Konkret spart die Aufbereitung alter Daunen im Vergleich zur Nutzung neuer Daunen rund 70 Prozent Wasser ein, denn die Aufzucht von Gänsen und Enten sowie die Verarbeitung der Daunen verbraucht viel Trinkwasser. Auch mit Blick auf das Tierwohl macht eine Weiteraufbereitung Sinn. Bis zu 95 % eines Daunenprodukts können wiederverwendet werden. „Daune ist eine wertvolle Ressource, für die wir eine Infrastruktur zur Wiederverwendung etablieren wollen. Das gemeinsame Projekt mit Mountain Equipment stellt einen ersten Schritt in diese Richtung dar,“ so Krüger.

Nach Abschluss der Sammelaktion wird Mountain Equipment das Recycling der Daunen übernehmen. Zunächst werden die Daunen dafür von anderen Stoffen und Materialien getrennt. Anschließend werden sie gewaschen, sterilisiert und getrocknet. Erst nach diesem Schritt entscheidet sich, wie die Jacke aussehen wird. Denn Farbe, Funktion und Schnitt sind davon abhängig, wie viele und welche Art Daunen bei der Sammelaktion zusammengekommen sind. Rund 800 Jacken sollen den gesammelten Daunen entstehen.

Das gemeinsame DOWN CYCLE Projekt zwischen Globetrotter und Mountain Equipment ist nicht das erste seiner Art: Bereits für das Globetrotter-Jubiläum im Jahr 2019 erstellte die Marke eine exklusive Sonderedition aus recycelter Daune. Dafür wurde der Klassiker „Lightline Jacket“ neu aufgelegt.

• Standard unterscheidet nach Faserfreisetzung, Biodegradation und Ökotoxizität

Der Prüfdienstleister Hohenstein hat in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern Trigema, Freudenberg, DBL ITEX und Paradies eine neue DIN SPEC 4872 geschaffen, die künftig als standardisiertes Prüfverfahren Umweltauswirkungen von Textilien beim Waschen bezüglich Faserfreisetzung, biologischer Abbaubarkeit sowie Ökotoxizität detektiert und klassifiziert.

Studien haben gezeigt, dass beim Waschen von Textilien Fasern in der Größenordnung von Mikroplastik im Waschwasser freigesetzt werden, die von Kläranlagen nur unzureichend zurückgehalten werden können. Dabei stellen synthetische Fasern aufgrund ihrer Langlebigkeit das größte Risiko für die Umwelt dar, denn sie sind biologisch nicht abbaubar. Hohenstein Gesamtprojektleiterin Juliane Alberts gibt jedoch für biologisch abbaubare Fasern wie z. B. Naturfasern keine Entwarnung: „Die biologische Abbaubarkeit alleine bedeutet jedoch nicht, dass beispielsweise reine Naturfasern für die Umwelt völlig unschädlich sind. Auch sie verbleiben eine gewisse Zeit in der Umwelt, bis sie vollständig abgebaut sind und können sich daher ebenfalls negativ auswirken. Darüber hinaus können in der Textilproduktion verwendete Zusatzstoffe, Hilfsmittel oder Ausrüstungen den Abbauprozess weiter verlangsamen und sich als umweltschädlich erweisen.“

Der neue Standard ermöglicht es Produzenten und Anbietern von Textilien erstmals, ihre Produkte hinsichtlich der Faserfreisetzung beim Waschen und deren Umweltauswirkungen von Hohenstein testen, bewerten und vergleichen zu lassen. Juliane Alberts sieht in der systematischen Bewertung des textilen Austrags beim Waschen eine Chance für die Textilindustrie, die Initiative beim drängenden Problem von Mikroplastik zu ergreifen: „Unsere belastbaren Daten können bestens als Basis für eine gezieltere Produktentwicklung und eine generelle Optimierung des Produktportfolios herangezogen werden. Auf diese Weise kann es gelingen, die weitere Umweltbelastung aktiv und bewusst zu steuern bzw. zu vermeiden.“