Aus der Branche

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• So funktioniert fortschrittlicher Baumwollanbau: Gentechnik heute - Roboter- und Satellitentechnik in der Anwendung - Landwirtschaft pur: Saatenzucht, Anbau, Entkörnung

Bremen: Am 17. und 18. März öffnen sich die Tore für die Internationale Baumwolltagung Bremen – The Hybrid Edition. Der Treffpunkt der globalen Baumwoll- und Textilwelt ist dieses Mal vornehmlich virtuell.
Transparenz für die gesamte Lieferkette wird gefordert, wohin man blickt. Heute sind Kenntnisse über Baumwolle und den Baumwollanbau nicht nur für Rohstoffproduzenten und den Textilsektor, sondern vermehrt auch für den Einzelhandel als Schlüssel zum Endverbraucher von Bedeutung. Hier hat die Tagung im Rahmen von zwei Sessions am Nachmittag des 17. März einiges zu bieten.

Roboter- und Satellitentechnik im Baumwollanbau
Gaylon Morgan, Direktor für Agrar- und Umweltforschung bei Cotton Incorporated, Cary, North Carolina, USA, leitet als Spezialist für die Weiterentwicklung von Baumwollanbaumethoden die Konferenzsitzungen `Cotton Breeding and Production`. Sie bieten einen Überblick über Entwicklungen im Bereich Saatzucht, den Einsatz von Roboter- und Satellitentechnik im Baumwollanbau sowie die Verbesserung von Entkörnungsprozessen. Dabei stehen Aspekte ökologischer sowie wirtschaftlicher Nachhaltigkeit im Mittelpunkt.

Langzeitstudie GMO
David Albers, Product Development Manager für Bayer Crop Science in St. Louis, Missouri, USA, informiert über Ergebnisse einer Langzeitstudie zum Einsatz von transgenem Saatgut. Dabei werden Ertrags- und Qualitätsresultate aus den achtziger Jahren, also diejenigen direkt vor Einführung von transgenem Saatgut, mit denen der letzten vier Jahrzehnte bis heute gegenübergestellt.

Status Quo afrikanischer Saatzuchtsysteme
Marc Giband, wissenschaftlicher Mitarbeiter beim landwirtschaftlichen Forschungszentrum für internationale Entwicklung (CIRAD), in Montpellier, Frankreich, nahm an Saatzucht-Projekten in West- und Zentralafrika teil. Zusammen mit weiteren afrikanischen und europäischen Wissenschaftlern führte er umfangreiche Analysen zum Stand der Saatzuchtentwicklung in Afrika durch. Noch immer liegen die Erträge im Baumwollanbau auf dem Kontinent weit unter dem Weltdurchschnitt - hier liegen noch große Potentiale brach.

Robotertechnik verändert moderne Landwirtschaft
J. Alex Thomasson ist Professor und Leiter der Abteilung Agrar- und Biotechnologie an der Mississippi State University, Starkville, Mississippi, USA. In seinem Vortrag „Robotertechnik für die Baumwollernte“ stellt er Möglichkeiten des Einsatzes von Robotern vor, die den Ernteprozess produktiver machen und den CO2-Ausstoß durch geringeren Einsatz großer Maschinen reduzieren. Zudem können Ernteroboter mehrfach Erntevorgänge innerhalb der Anbausaison durchführen, bei denen sie ausschließlich auf die reifen, geöffneten Baumwollknospen zugreifen. Dies verringert Ernteverluste und sorgt für bessere Faserqualität.

Parallel zu diesem Vortrag lenkt eine Posterpräsentation von Cotton Incorporated den Blick auf Roboter, die beim gezielten Jäten von Unkräutern im Baumwollfeld Einsatz finden, was Einfluss auf den Einsatz von Herbiziden haben kann.

Satellitenaufnahmen machen Probleme beim Pflanzenwachstum deutlich
Die Physikerin Sabrina Melchionna ist Inhaberin des Unternehmens Remote Sensing, Bremen, Deutschland. Sie berät Firmen bei der Erdbeobachtung durch Satelliten und der Datenerfassung. Auf Basis von Satellitendaten entstehen digitale Landkarten, die ökologische Zustandsbilder liefern. In ihrem Vortrag wird sie beispielhaft Erdbeobachtungsbilder von Baumwollfeldern vorstellen, die Aufschlüsse über Pflanzengesundheit und -wachstum liefern. Die Informationen aus den Satellitendaten können Landwirten helfen, ressourcenoptimiert zu arbeiten und qualitativ hochwertigere Feldfrüchte anzubieten.

Entkörnungsprozesse optimieren
Im Entkörnungsprozess werden nach der Ernte Baumwollfasern von Saatkörnern maschinell getrennt. Greg Holt leitet die Forschungsabteilung Baumwollproduktion und -produktionsprozesse beim US-Landwirtschaftsministerium, Lubbock, Texas, USA. Er zeigt in seinem Vortrag, dass Verunreinigungen durch in Plastik verpackte Baumwolle von auf dem Feld nach der Maschinenernte abgelagerten Rundmodulen zurückzuführen sind. Verbleiben kleinste Plastikpartikel in der Baumwolle, führt dies zu Mängeln beim Färben von Garnen und Geweben und so zu Beanstandungen im Warenausfall.
Carlos B. Amijo, Wissenschaftler beim landwirtschaftlichen Forschungsservice des US-Landwirtschaftsministeriums in Mesilla Park, New Mexiko, USA, informiert über die Entwicklung von Entkörnungstechniken. Diese tragen dazu bei, dass der erzielte Faserlängen-Gleichmäßigkeitsindex den Erfordernissen neuerer und effizienterer Spinnereitechnologie gerecht wird. Dadurch würde die Textilindustrie mit längeren und gleichmäßigeren Fasern versorgt, was die Herstellung von Garnen effizienter macht.

Über die weiteren Inhalte der Baumwolltagung und des Rahmenprogramms in ihrem Umfeld berichten wir fortlaufend in weiteren Pressemeldungen. Auch auf der Internetseite der Tagung sind die aktuellen Tagungsnews und Programmdetails einzusehen. https://cotton-conference-bremen.de/program/.

•  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.

• Renate Lützkendorf am TITK verabschiedet – Thomas Reußmann übernimmt

Zum 31. Januar 2021 verließ Dr.-Ing. Renate Lützkendorf, Leiterin der Abteilung Textil- und Werkstoff-Forschung, das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung Rudolstadt e.V. (TITK). Nach 29 Jahren erfolgreicher Tätigkeit ging die 65-Jährige in den Ruhestand. Ihr bisheriger Stellvertreter Dr.-Ing. Thomas Reußmann übernimmt die Funktion – und damit ein 30-köpfiges Team aus Wissenschaftlern, Technikern und Laboranten.

Renate Lützkendorf hatte 1992 am TITK als wissenschaftliche Mitarbeiterin begonnen. 2001 übernahm sie den Bereich Textil- und Werkstoff-Forschung. Seitdem war Thomas Reußmann (55) bereits ihr Stellvertreter. Standen in diesem traditionsreichen Forschungsfeld zunächst noch Lösungen für die Bekleidungsindustrie im Mittelpunkt, so verlagerte sich der Fokus immer mehr auf technischen Anwendungen von textilen Halbzeugen, textilen Laminaten, faserverstärktem Gummi/Elastomeren und Faserverbundwerkstoffen. Ein wichtiges Feld ist heute die Material- und Prozessentwicklung für die Automobilindustrie, insbesondere faserverstärkte Kunststoffe mit hohem Leichtbaupotenzial bei gleichzeitig besonders nachhaltigem Materialeinsatz.

Thomas Reußmann war nach einem Maschinenbau-Studium in der Fachrichtung Kunststofftechnik ab 1992 zunächst in der TITK-Tochter OMPG als wissenschaftlicher Mitarbeiter tätig. 1996 wechselte er dann ans TITK in die Abteilung Textil- und Werkstoff-Forschung. Kurz darauf promovierte er zum Thema „Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung von Langfasergranulat mit Naturfaserverstärkung“.

Die erfolgreiche Arbeit der Abteilung möchte er als Leiter kontinuierlich fortführen. Seine Vorgängerin Renate Lützkendorf ist noch in einige Vorhaben involviert. So betreut sie für das TITK weiter das mit der GFE Schmalkalden begonnene Projekt ProHyMaTh („Prozesstechnologien für Hybride Materialien im Thüringer Wald“).

Die Bedeutung der Logistik für die Textilbranche hat unter den Pandemiebedingungen zugenommen. Durch Online-Handel, schnelle Saisonwechsel oder den Zwang zur Lagerhaltung sind die Herausforderungen für die Unternehmen gewachsen. Seit zwei Jahren forschen im Center Textillogistik das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML und die Hochschule Niederrhein unter dem Motto „Logistik für Textilien – Textilien für die Logistik“. Nun wurde die Kooperation erfolgreich evaluiert.

„Wir freuen uns darüber, dass wir unsere gemeinsame Arbeit fortsetzen können“, sagt Professor Dr. Markus Muschkiet, der an der Hochschule Niederrhein und dem Fraunhofer IML das Center Textillogistik leitet. Um die Betriebe wissenschaftlich zu unterstützen, gründete das Fraunhofer IML 2018 gemeinsam mit der Hochschule Niederrhein das Center Textillogistik (CTL). Die logistischen Kompetenzen des Fraunhofer IML werden darin bereichsübergreifend mit dem textilen Know-how des Fachbereichs Textil- und Bekleidungstechnik der Hochschule Niederrhein gebündelt.

In interdisziplinären Projekten arbeiten das Dortmunder Team aus den Bereichen Intralogistik, Verkehrslogistik sowie Umwelt- und Ressourcenlogistik eng mit dem Team in Mönchengladbach zusammen, um Unternehmen unterschiedlicher Branchen zu unterstützen.
In den vergangenen zwei Jahren wurden die Arbeitsgruppen in Dortmund und Mönchengladbach auf- und ausgebaut. Der Aufbau der Gruppen erfolgte im Rahmen des Fraunhofer-Kooperationsprogramms mit Fachhochschulen. Für die Etablierung der Dortmunder Arbeitsgruppe stellte die Fraunhofer-Gesellschaft finanzielle Mittel in Höhe von einer Million Euro für einen Zeitraum von vier Jahren bereit. Die Hochschule Niederrhein brachte mit Unterstützung durch das Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen die Professur Textillogistik mit Prof. Markus Muschkiet ein.

Die Forscher beschäftigten sich unter anderem mit der Optimierung intralogistischer Prozesse am Standort eines Herstellers für Heimtextilien. Außerdem führten sie eine Sortieranalyse durch, bei der Alttextilien untersucht wurden, die in Recyclinghöfen anfielen. Es wurden Erkenntnisse zu den Textilfasermaterialgruppen, deren Massenanteile und weitere Aspekte ermittelt. Diese Daten bilden eine erste Grundlage für geschlossene und nachhaltige textile Materialströme der Zukunft, die textile Circular Economy.

Auf Grundlage von Projekten wie diesen wurde das Center Textillogistik im Jahr 2020 erfolgreich evaluiert. Die Evaluatoren lobten, dass die im Fraunhofer-Kooperationsprogramm festgelegten Erfolgskriterien in besonderer Weise erfüllt wurden. Eine kooperative Leitungsstruktur sowie die thematische Ausrichtung der Gruppe in die strategische Entwicklungsplanung beider Partnerinstitutionen wurde erreicht.

Ziel für die kommenden Jahre ist die Verstetigung der Gruppe innerhalb des Fraunhofer-Modells, ein kontinuierlicher Personalausbau und die Erweiterung von Lehr- und Forschungsangeboten. Neben den bisherigen Leitthemen wurden durch die Pandemie weitere Veränderungen im Markt angestoßen. Diese reichen von der Reaktivierung der lokalen Textilproduktion bis zu den Umwälzungen im stationären Handel und dem Wachstum des E-Commerce.

Berlin - Am 1. Januar 2021 übernimmt Dr. Klaus Jansen die Geschäftsführung der Zuse-Gemeinschaft. Er folgt auf Dr. Annette Treffkorn, die seit Gründung des Verbundes von nunmehr 76 Forschungsinstituten im Jahr 2015 die Geschäftsstelle leitete und in den Ruhestand geht.

Dr. Jansen (52) kommt vom industriellen Fachverband TUDALIT zur Zuse-Gemeinschaft. Zuvor war er Leiter Forschungspolitik bei der AiF Projekt GmbH sowie langjähriger Geschäftsführer des Forschungskuratoriums Textil, dem zentralen Forschungsnetzwerk für die Textil- und Bekleidungsindustrie. Der promovierte Chemiker und Technische Betriebswirt begann seine Karriere bei einem Konsumgüterhersteller in Düsseldorf. Danach wechselte Klaus Jansen als Entwicklungsleiter in ein mittelständisches Textilunternehmen.

„Wir sind froh, mit Klaus Jansen für unseren branchen- und technologieoffenen Verbund einen erfahrenen Netzwerker mit starkem fachlichen Hintergrund gewonnen zu haben, der unsere Anliegen gegenüber Politik und Stakeholdern überzeugend vertreten kann“, erklärt der Präsident der Zuse-Gemeinschaft, Prof. Martin Bastian, anlässlich des bevorstehenden Übergangs. Er dankte Dr. Treffkorn für ihre engagierte und außerordentlich erfolgreiche Tätigkeit bei der Interessenvertretung eines jungen Forschungsverbundes gegenüber Parlament und Ministerien.

„Ich freue mich auf die neuen Herausforderungen  an der Schnittstelle von Forschungs- und Wirtschaftspolitik“, sagte Dr. Jansen anlässlich seiner Bestellung zum Geschäftsführer. „Corona zeigt uns die Bedeutung eines erfolgreichen Forschungstransfers für Wirtschaft und Gesellschaft auf. Nur mit Innovationen aus der Wissenschaft, die in der Industrie ankommen, können die Unter-nehmen ihre Zukunfts- und Wettbewerbsfähigkeit erhalten und stärken“, so Jansen. Wie bisher Dr. Treffkorn, so ist Dr. Jansen ab 1. Januar in Personalunion auch Geschäftsführer des Verbandes Innovativer Unternehmen (VIU).

Die Professur für Montagetechnik für textile Produkte am ITM erweitert mit der Installation des 4D Scanners Move4D ihre hochmoderne CAE-Infrastruktur und erfüllt sich damit pünktlich zur Weihnachtszeit einen langgehegten großen Wunsch. Der am IBV - Instituto de Biomecánica, Spanien entwickelte High-Speed 4D Scanner steht zukünftig den Wissenschaftler:innen zur Lösung innovativer Forschungsprojekte rund um den Menschen und dessen Kleidung zur Verfügung. Professor Yordan Kyosev, Inhaber der Professur für Montagetechnik für textile Produkte, freut sich sehr mit seinem Team über die Installation des 4D Scanners Move4D am ITM. „Damit werden wir unsere Spitzenposition bei der Digitalisierung und virtuellen Produktentwicklung von körpernaher Bekleidung für Hightech-Anwendungen weltweit stärken und weiter ausbauen“, ist Professor Kyosev überzeugt und blickt voller Zuversicht auf neue Forschungskooperationen auf diesem erfolgversprechenden Forschungsgebiet.

Der Hochgeschwindigkeits-Scanner kann den kompletten Körper mit 180 Hz und einer Genauigkeit < 1mm aufnehmen. Dies ermöglicht eine höchst präzise Analyse der Interaktion zwischen Körper und Textil sowie der Deformationen bei Bewegungen. Mit dem Move4D können dynamische Prozesse sehr schnell erfasst und analysiert werden. Dadurch sind die Wissenschaftler:innen der Professur in der Lage, einen signifikanten Beitrag zur Verbesserung von Funktions- (u. a. für den Sport- und Medizinbereich) und Schutzkleidung zu leisten.

Mit dem High-Speed 4D Scanner und den bereits vorhandenen drei 3D Scannern ist das neue Dresdner „3D&4D Scan Lab“ der Professur für Montagetechnik für die statische und dynamische Erfassung kleinerer und mittlerer Objektgrößen hervorragend ausgestattet. Das Team von Professor Kyosev ist mit 17 Wissenschaftler:innen eines der weltweit führenden Entwicklungsteams in dem Bereich der Produktentwicklung für Bekleidung und technischen Produkte und wird seine Kompetenzen künftig auch in dem Bereich der Erarbeitung von Materialmodellen für textilen Stoffe erweitern.

• VDMA-Kreativitätspreis des Deutschen Textilmaschinenbaus 2020 an Nachwuchswissenschaftlerin des ITM der TU Dresden verliehen

Frau Dipl.-Ing. Philippa Ruth Christine Böhnke vom Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden wurde mit dem 3.000 EUR dotierten Kreativitätspreis des Deutschen Textilmaschinenbaus 2020 für ihre exzellente Studienarbeit „Entwicklung von additiv gefertigten Verbund-Implantaten aus Kieselgelfasern und medizinischen Klebstoffen für die Knochenregeneration“ ausgezeichnet.

Am 02. Dezember 2020 fand die Verleihung der Förder- und Kreativitätspreise 2020 der Walter Reiners-Stiftung des VDMA, Fachverband Textilmaschinen an Studierende und Nachwuchswissenschaftler:innen deutscher Universitäten für Spitzenleistungen in Studium und Promotion statt. Die bundesweit ausgeschriebenen Förder- und Kreativitätspreise wurden erstmals online durch Herrn Peter D. Dornier, Vorstandsvorsitzender der Walter Reiners-Stiftung, verliehen.

In ihrer Arbeit entwickelte Frau Böhnke ein neuartiges Verbundmaterial mit einer bioaktiven Materialkomposition zur Reparatur und Regeneration von Knochendefekten, bestehend aus einer Faserverstärkung aus biokompatiblen Kieselgelfasern und einem Matrixmaterial auf Basis medizinischer Klebstoffe mit Calcium-, Natrium- und Phosphoranteilen. Die morphologische und mechanische Charakterisierung der gefertigten Strukturen zeigt im Vergleich zu handelsüblichen Knochenersatzmaterialen eine offenporige Struktur und um ein Vielfaches erhöhte Biegesteifigkeiten und Bruchdehnungen. Diese erzielten Materialeigenschaften entsprechen weitestgehend den realen Knochenstrukturen. Frau Böhnke hat mit ihrer herausragenden kreativen wissenschaftlichen Arbeit einen wichtigen maschinenbaulichen Beitrag in den Disziplinen Faserforschung, Additive Fertigung, Faserverbundtechnologien und Medizintechnik geleistet.

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.

Die AVK - Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e.V. hat wieder die renommierten Innovationspreise vergeben. Innovative und vor allem auch nachhaltige Innovationen aus den drei Kategorien „Produkte und Anwendungen“, „Prozesse und Verfahren“ sowie „Forschung und Wissenschaft“ wurden dabei von der Experten-Jury ausgezeichnet.

Übersicht aller Preisträger in den drei Kategorien:

Kategorie „Innovative Produkte und Anwendungen“
1. Platz: „Direktgekühlter Elektromotor mit integralem Leichtbaugehäuse aus faserverstärktem Kunststoff - DEmiL“ – Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT, Pfinztal mit Karlsruher Institut für Technologie, Sumitomo Bakelite Co., Ltd.*

2. Platz: „Wiederaufbereitbare, reparierbare und recyclingfähige (3R) duroplastische Verbundwerkstoffe für wettbewerbsfähigere und nachhaltigere Industrien“ – cidetec, Donostia-San Sebastian, Spanien*

3. Platz: „Brandsichere Composite Metall Hybridstruktur LEO® Brandschutzsandwich mit integriertem Hyconnect Stahl-Glasshybridverbinder“ – SAERTEX GmbH & Co. KG mit Hyconnect GmbH*

Kategorie „Innovative Prozesse und Verfahren“
1. Platz: “ Robotised Injection Moulding (ROBIN)” – Robin, Dresden mit Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik der TU Dresden*

2. Platz: „Omega Stringer völlig von der Rolle“ – Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Braunschweig*

3. Platz: „Hybridguss – Herstellung intrinsischer CFK-Aluminium Verbundstrukturen im Aluminiumdruckgießverfahren“ – Faserinstitut Bremen e. V. mit Fraunhofer IFAM, Bremen*

Kategorie „Forschung und Wissenschaft“
1. Platz: „Untersuchung und Zähmodifizierung neuer hochtemperaturbeständiger ungesättigter Polyesterharze und ihrer Duromere“ – FH Münster, Labor für Kunststofftechnologie und Makromolekulare Chemie, mit BASF SE Global New Business Development, Leibniz-Institut für Polymerforschung e. V., Saertex multicom GmbH*

2. Platz: „Wissenschaftliche Grundlagen zur industriellen Anwendung des thermoplastischen Resin Transfer Molding-Verfahrens (T-RTM)“ – Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT, Pfinztal*

3. Platz: „Die material- und energieeffiziente Herstellung von Turbinen Struts durch die integrative Kombination duroplastischer faserverstärkter Werkstoffe“ – Lehrstuhl für Kunststofftechnik, Uni Erlangen-Nürnberg mit Deutschem Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Gubesch Group, Schmidt WFT, Siebenwurst, Raschig.*

Preisverleihung erstmals im Internet
Die Preisverleihung erfolgte wegen der Covid-19-Pandemie erstmals als Online-Event am 12. November 2020. Viele Innovationen der Preisträger werden dieses Jahr erneut in der AVK-Innovationspreisbroschüre präsentiert.
Diese wird online zur Verfügung gestellt: https://www.avk-tv.de/innovationaward.php

*Weitere Informationen finden Sie im Anhang.

• Wie überkritisches Kohlendioxid die elektrochemische Reduktion von CO2 beeinflusst

Auf dem Weg zu einer klimaneutralen Industrie spielt die elektrochemische Reduktion von Kohlendioxid eine wichtige Rolle: Mit ihrer Hilfe lässt sich unter Einsatz erneuerbarer Energien CO2 in Brennstoffe oder Grundchemikalien umwandeln. Der Haken an der Sache: Bislang funktioniert diese Katalyse lediglich im Labor. Bei der Übertragung auf den industriellen Maßstab treten immer noch Schwierigkeiten auf – von der begrenzten Haltbarkeit der Katalysatorsysteme bis zur unerwünschten Entwicklung von Wasserstoff. Forschende der Ruhr-Universität Bochum, des Fritz-Haber-Instituts und des Fraunhofer UMSICHT haben sich auf die Suche nach Lösungen gemacht und dabei den Einfluss von überkritischem Kohlendioxid auf die elektrochemische Reduktion von CO2 untersucht.

Im Zentrum ihrer Überlegungen stand sogenanntes überkritisches Kohlendioxid. Kurz: scCO2. Dabei handelt es sich um Kohlenstoffdioxid in einem fluiden Zustand – sowohl über seiner kritischen Temperatur als auch über seinem kritischen Druck. »Jüngste Berichte haben gezeigt, dass die Entwicklung von Wasserstoff bei der elektrochemischen Reaktion signifikant unterdrückt werden kann, wenn aprotische Lösungsmittel mit wohldefiniertem Wassergehalt als Elektrolyt verwendet werden«, erläutert Ulf-Peter Apfel, Professor an der Ruhr-Universität Bochum und Wissenschaftler am Fraunhofer UMSICHT. »Da eine Erhöhung des CO2-Drucks zu einer höheren CO2-Konzentration in aprotischen Lösungsmitteln führt, schien die Verwendung von überkritischem Kohlendioxid als Lösungsmittel eine elegante Möglichkeit.«

In der Folge führten die Forschenden eine Vergleichsstudie durch: Sie beleuchteten die Katalyse sowohl unter normalen als auch unter überkritischen Bedingungen und setzten dabei auf kohlenstoffgeträgerte Kupferkatalysatoren als Benchmark-Systeme. »Wir konnten u.a. zeigen, dass die Verwendung von überkritischem Kohlendioxid zu einer Unterdrückung der Entwicklung von Wasserstoff und zur Bildung von Ameisensäure führt«, so Ulf-Peter Apfel. »Um die vorteilhaften Eigenschaften von scCO2 für die elektrochemische Reduktion von Kohlendioxid zu nutzen, wird sich die zukünftige Forschung auf die Untersuchung weiterer Katalysatoren für den Einsatz mit scCO2-Gemischen, alternativen Co-Lösungsmitteln und die Verbesserung der Elektrodenstabilität konzentrieren.«