Aus der Branche

Auf der diesjährigen A+A, der Messe für Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit, die vom 26. bis 29. Oktober in Düsseldorf stattfindet, präsentiert die RadiciGroup ihre neuen Persönlichen Schutzausrüstungen (PSA) für den industriellen Einsatz.

Das unter der Marke Radipeople Angebot umfasst Schutzanzüge, Kittel, Hauben, Kopfbedeckungen, Schuhabdeckungen und Überschuhe. Es basiert auf einer rückverfolgbaren Lieferkette und legt besonderes Augenmerk auf die verwendeten Rohstoffe und die Qualität der Endprodukte.

Die neue Produktpalette der RadiciGroup vereint Verantwortung für die Gesundheit und Sicherheit von Menschen – einer der Grundpfeiler der Nachhaltigkeitsstrategie des Unternehmens – mit einem starken Engagement für Umweltschutz. So ist Radipeople Eco der erste vollständig recycelbare Schutzanzug aus 100 % Polypropylen, denn sowohl Material, Kaschierung, Reißverschluss als auch Nahtmaterial bestehen aus diesem einzigen Werkstoff. Darüber hinaus bietet das Unternehmen auch Schutzausrüstungen auf Basis von Respunsible®, einem Spinnvlies aus recyceltem Polypropylen, oder aus Materialien, die nach ISCC Plus zertifiziert sind.

Dank ihrer Vielseitigkeit und technischen Eigenschaften eignen sich die Produkte der Radipeople Familie für zahlreiche Einsatzgebiete wie Öl- und Gasindustrie, Versorgungsunternehmen, Baugewerbe, Lebensmittelindustrie, Auto-Lackierstraßen, Schiffsbau, Wartung und Instandhaltung, Landwirtschaft, Labors, Produktion von Mikrochips, Pharmaindustrie und chemische Industrie.

Die Persönlichen Schutzausrüstungen der Marke Radipeople kombinieren einen sehr hohen Schutz gegen chemische Gefährdungen (Flüssigkeiten, Spritzer, Flüssigkeitsstrahl, Partikel  und  Sprühnebel), biologische  Gefährdungen  und  Infektionserreger  mit  hoher Festigkeit und geringem Gewicht, um Schutzwirkung und Tragekomfort zu optimieren.

Alle Produkte der Radipeople Familie bestehen aus vollständig rückverfolgbaren Materialien und werden von zahlreichen Mitarbeitern vollständig in Italien hergestellt. Die auf Ökodesignrichtlinien basierenden Verpackungen sind kompakt und lassen sich vollständig recyceln.

Basierend auf Insetting, der CO2-Kompensation innerhalb der eigenen Lieferkette, bezieht die Remei, Partnerinnen und Partner aus der Produktion in die eigenen Kompensations-Lösungen mit ein. Durch das innovative Wirtschaftsmodell gleicht das Unternehmen, entstandene Emissionen im Anbaugebiet des eigenen Rohstoffs aus.

Nachhaltig und klimabewusst: Bei der Produktion von 864‘954 Kleidungsstücken fallen bei der Remei 2‘123 Tonnen CO2-Äquivalent an. Das Unternehmen kompensiert alle CO2-Emissionen, die bei der Textilproduktion entstehen innerhalb der eigenen Lieferkette und praktiziert damit Insetting. Das bedeutet, dass die Emissionen, die bei der Herstellung ausgestoßen werden, an anderer Stelle innerhalb der eigenen Produktionskette kompensiert werden. Insetting-Massnahmen sind nur in einer transparenten Lieferkette mit entsprechender Rückverfolgbarkeit jeglicher Emissionen möglich.
 
Im Ansatz „From Fibre to Fashion“ sind alle Prozesse integriert und schaffen so die Grundlage für absolute Transparenz und die komplette Rückverfolgbarkeit der fertigen Produkte. Diese Transparenz ermöglicht es Remei, die CO2-Emissionen für jeden Produktionsschritt seiner textilen Wertschöpfungskette zu erfassen: Besonders hohe Emissionen entstehen beim Spinnen (534 Tonnen CO2-Äquivalent) und beim Färben der Textilien (1‘013 Tonnen CO2-Äquivalent). Die übrigen Emissionen entstehen beim Entkernen der Baumwolle, bei der Konfektionierung der Kleidung sowie in der Logistik. Das Wissen darum, wie viel CO2 bei welchen Produktionsschritten anfällt, ermöglicht es, die gesamte Menge der Emissionen an anderer Stelle in der Lieferkette zu kompensieren. Das ist auch ein Vorteil für die Handelspartner, da das Schweizer Unternehmen auch für die Partnerinnen und Partner den CO2-Footprint „From Fibre to Fashion“ berechnen kann.  

Zum Insetting gehört der sparsame Umgang mit den Ressourcen vor Ort. Dies erfolgt mit der Finanzierung von Biogasanlagen und effizienten Öfen für die Bäuerinnen und Bauern in den Anbaugebieten der Biobaumwolle. So wird die Gesundheit der Familien durch den Bau raucharmer Öfen gefördert und gleichzeitig der CO2-Verbrauch direkt am Anfang der textilen Kette reduziert. 300 Öfen sparen in etwa so viel CO2 ein, wie bei der Produktion von 100.000 T-Shirts entstehen. Insetting hat darüber hinaus weitere Benefits: Die finanziellen Mittel, die für den Umweltschutz eingesetzt werden, verbleiben in der eigenen Wertschöpfungskette, Lieferantenbeziehungen werden gestärkt und der Blick für Stärken und Schwächen in der Lieferkette wird geschärft.

Das jüngst verabschiedete Lieferkettengesetz steht in der Kritik, es ignoriere die großen Umweltkrisen wie den Klimawandel (BUND, 6/2021). Und das, obwohl unter anderem die Modeindustrie laut Studien auf dramatische Weise zum Wandel des Klimas beiträgt (McKinsey/Global Fashion Agenda, 8/2020). Passiere hier keine Besserung, steigen die die CO₂-Emissionen der Branche vermutlich derart, dass sie bis 2030 das Doppelte der im Pariser Abkommen festgelegten Menge verursachen haben wird. Jetzt legt eine neue Erkenntnis nahe: Baumwolle könnte der Weg zu einer klimafreundlichen Textilindustrie sein.

Baumwolle bindet CO₂ effektiver als andere Nutzpflanzen
„Dass der ökologische Anbau weniger CO₂ verursacht als der konventionelle, ist weithin bekannt. Das liegt unter anderem am Einsatz des Kunstdüngers, der Treibhausgase emittiert und beim Bioanbau wegfällt“, weiß Roland Stelzer, der als Geschäftsführer der Biobaumwoll-Marke Cotonea seit über 30 Jahren die Wissenschaft verfolgt.
„Von der Baumwollpflanze, die sich klimapositiv auswirkt und effektiver CO₂ absorbiert als andere Pflanzen, wusste selbst ich bis vor kurzem nicht. Das hat erst kürzlich eine wissenschaftliche Arbeit von Kai Hughes (3/2021), Leiter des International Cotton Advisory Committee (ICAC), herausgestellt.“

Die Ursache für dieses Phänomen liegt demnach darin, dass die Baumwollpflanze zu fast 100 Prozent aus Zellulose besteht. Der Bildungsprozess von Zellulose ist maßgeblich für die Aufnahme von CO₂. Laut der Untersuchung des ICAC verursacht die Produktion von Nylon im Vergleich zu sieben anderen Fasertypen am meisten Treibhausgase. Die Herstellung von Baumwolle verantwortet am zweitwenigsten. Nur die Flachsfaser soll noch klimaschonender sein.

Der Baumwollanbau für Cotonea hat im Jahr 2020 1,26 Millionen kg CO₂ gebunden
Es mag absurd scheinen: Die Baumwolle, die für eine Fasermenge von 1.000g benötigt wird, absorbiert dafür über 2.500g CO₂. Für Cotonea bedeutet das, dass die Marke bei der Baumwollherstellung im vergangenen Jahr 1.260 Tonnen CO₂ gebunden hat. Roland Stelzer gibt zu bedenken, dass der Klimawandel zu den Umweltproblemen gehört, die die klimapositiven Baumwollpflanzen gefährden.

Mediale Aufklärung bezüglich der Umweltfreundlichkeit von Baumwolle ist wichtig
Stelzer sieht eine mediale Aufklärung über die Umweltfreundlichkeit der Baumwolle als essentiell, um für Modedesigner die Verwendung und für Produzenten den Anbau von Baumwolle attraktiver zu machen.

„Den desaströsen ökologischen Fußabdruck der Modeindustrie verursacht größtenteils Fast Fashion aus synthetischen Materialien und Mischgeweben und der damit verbundene Wegwerfkonsum“, so Stelzer. Für die derzeitigen Mengen würden die vorhandenen Anbauflächen nicht ausreichen, würden sie aus Baumwolle hergestellt. Die Lösung seien haltbare Textilien aus Baumwolle: Sie vereinten positiven Umwelteinfluss, weniger Produktion und besseren Nutzen durch höhere Qualität und Haltbarkeit.

Zu der Frage, ob er mit einer Erweiterung des Lieferkettengesetzes auf den ökologischen Bereich rechnet, antwortet Stelzer: „Das ist mir nicht bekannt. Aber sollte so etwas passieren, schockt uns das überhaupt nicht. Wir schonen bei unseren Prozessen nicht nur das Klima, sondern nachweislich auch die der Artenvielfalt, die Bodenfruchtbarkeit, das Grundwasser, verzichten auf Pestizide sowie gentechnisch veränderte Organismen – und erfüllen viele weitere grundlegende Aspekte des Umweltschutzes und fairen Handels entlang der kompletten Lieferkette.“

Yoshiro Nagafusa ist neuer Epson Europa Präsident. Nagafusa unterstützt in seiner Funktion die Umsetzung der globalen Umweltvision 2050 des Unternehmens und den Businessplan „Epson 25“ im europäischen Raum. In diesen mittel- und langfristigen Planungen zielt Epson auf eine Reduzierung der Kohlenstoffemissionen gemäß dem 1,5℃-Szenario bis 2030 ab. Bis 2050 plant das Unternehmen besser als CO₂-neutral zu sein und CO₂-negativ zu wirtschaften sowie keine nicht-erneuerbaren Rohstoffe wie Öl und Metall zu verbrauchen.

Nagafusa war vor seiner Berufung zum Präsidenten von Epson Europe B.V. als Senior Vizepräsident bei Epson Europa verantwortlich für die Optimierung der Infrastruktur und der Vertriebsabläufe in der CISMEA-Region. Er hatte in seiner mehr als 30-jährigen Unternehmenszugehörigkeit eine Reihe von Führungspositionen bei Epson sowohl in Europa als auch weltweit inne. Ende der 90er Jahre (1997-1998) war Yoshiro Nagafusa bei der Epson Deutschland GmbH am früheren Standort in Düsseldorf im Einsatz.

Epson 25 Renewed und Umweltvision 2050
Über den mittelfristigen Plan „Epson 25 Renewed“ stellt Epson die Weichen für die Umsetzung der langfristigen Umweltvision 2050: Ziel des Plans ist, Nachhaltigkeit noch stärker in allen Unternehmensbereichen zu verankern und mithilfe von effizienten, kompakten und präzisen Technologien einen positiven Beitrag für die Gesellschaft zu leisten. Epson möchte Menschen, Branchen und Unternehmen mit intelligenten Lösungen ausstatten, die Personen, Dinge und Daten verbinden. Im Zentrum stehen dafür Initiativen in den Bereichen Nachhaltigkeit und Umweltschutz, digitale Transformation (DX) und gemeinsame Innovationen.

Das zentrale Ziel der Epson Umweltvision 2050 ist, bis zum Jahr 2050 eine negative CO₂-Bilanz zu erreichen. Darüber hinaus sollen keine nicht-erneuerbaren Rohstoffe (wie Öl und Metall) mehr verbraucht werden. Wesentliche Maßnahmen, um diese Ziele zu erreichen, sind Dekarbonisierung, das Schließen von Ressourcenkreisläufen, die Entwicklung von innovativen Umwelttechnologien sowie die Verringerung von Umweltbelastungen durch den Einsatz der Produkte. Ein Kernelement ist die Nutzung von Ökostrom. Epson ist RE100 beigetreten, einem globalen Kollektiv von Unternehmen, die sich zu 100 Prozent erneuerbarem Strom verpflichtet haben. Alle Standorte des Konzerns weltweit werden bis 2023 ihren Strombedarf zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energiequellen decken. Epson Deutschland nutzt bereits seit über 10 Jahren ausschließlich Ökostrom.

Wie entwickeln und nutzen Familienunternehmen in Deutschland Umwelttechnologien, und welchen Beitrag leisten sie zum Umweltschutz? Das untersuchte das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT für die Stiftung Familienunternehmen in der heute veröffentlichten Studie »Technologieatlas Nachhaltigkeit«. Das Ergebnis: Familienunternehmen sind in den 15 wichtigsten Umwelttechnologien sehr aktiv und tragen in hohem Maße zum Klimaschutz, zur Ressourcen- und Energiewende, zur Digitalisierung oder auch zur nachhaltigen Mobilität bei.

Damit Europa bis 2050 der erste klimaneutrale Kontinent wird – so legten es die Staaten der EU im European Green Deal fest - , sind vielfältige Technologien im Bereich der Umwelttechnik notwendig. Welche Technologien und Branchen genau dazu gehören, wie sich diese priorisieren oder bewerten lassen, und wie Familienunternehmen diese voranbringen, untersuchte das Fraunhofer UMSICHT in einer Studie. Das Forschungsteam erstellte einen »Technologieatlas Nachhaltigkeit«, der den gegenwärtigen Stand der Umwelttechnik in Deutschland beschreibt. Hierin wurde speziell der Beitrag von Familienunternehmen identifiziert, und es wurden Perspektiven für zukünftige, nachhaltige Entwicklungen aufgezeigt.

Untersuchte Umwelttechnologien
Folgende Technologien wurden betrachtet: Photovoltaik, Windkraft, Recycling, Biotechnologie, Wasseraufbereitung und Abwasserbehandlung, Wärmepumpen, Batterien, Wärmedämmung (thermische Isolierung), Leichtbau, Smart Home, Wasserstofftechnologie, Luftreinhaltung, Biokunststoffe, E-Fuels und übergreifend die Digitalisierung.  

Die Wissenschaftler*innen erstellten zu jeder Technologie Steckbriefe, die unter anderem Märkte und Arbeitsplätze, spezifische Herausforderungen und Hemmnisse, Innovationen und Zukunftsperspektiven aufzeigen. Die Studie und die Steckbriefe beruhen auf einer intensiven Literaturrecherche, Interviews mit Expert*innen in den Unternehmen und dem Input aus einen Beiratstreffen mit Vertreter*innen aus Familienunternehmen und Vertretern aus der Politik.

Familienunternehmen tragen in großem Maß zur Ressourcenschonung bei
In den Technologiefeldern Photovoltaik und Windkraft sind die meisten Familenunternehmen tätig. Weiterhin weisen die Bereiche E-Fuels, Wasserstoff und Batterien perspektivisch ein starkes Wachstumspotenzial auf. Eins der übergreifenden Ergebnisse: Familienunternehmen übernehmen in der Entwicklung und Anwendung der wichtigsten Umwelttechnologien eine wichtige Rolle. »Sie erachten den Kampf gegen den Klimawandel und Ressourcenschonung als zentrale Aufgabe und leisten wesentliche Beiträge, um die damit verbundenen Herausforderungen zu bewältigen. Sie sind bereit, in Innovationen zu investieren«, erläutert Markus Hiebel, Leiter der Studie und Abteilungleiter Nachhaltigkeit und Partizipation des Fraunhofer UMSICHT.

Wasserstofftechnologien, E-Fuels und Batterien sind Schlüsseltechnologien zur Sektorenkopplung. Die Verbindung über Branchen hinaus erfordert eine hohe Flexibilität der beteiligten Unternehmen – eine Fähigkeit, die insbesondere Familienunternehmen zugesprochen wird. »Unsere Klimaziele werden wir nur mit einer Vielzahl verschiedener und sich ergänzender Aktivitäten und Technologien erreichen. Das Know-How der Familienunternehmen in ihren jeweiligen Nischen ist dafür der wesentliche Schlüssel zum Erfolg«, sagt Stefan Heidbreder, Geschäftsführer der Stiftung Familienunternehmen.

Entscheidend für den weiteren Erfolg ist, dass die Politik technologieoffen agiert. Alle relevanten Umwelttechnologien sollten gleichermaßen berücksichtigt und keine diskriminiert werden. Der politische Rahmen sollte zudem planbar, verlässlich und möglichst global sein. Es braucht auch eine leistungsfähige digitale Infrastruktur sowie eine höhere Verfügbarkeit von Expert*innen.

Wesentliche Innovationstreiber im Bereich der Umwelttechnik sind oft staatliche Regulierungen wie ein Preis für CO2 oder Mindestrecyclingquoten. Um eine verlässliche Steuerungswirkung zu entfalten, sollten diese länderübergreifend gültig sein.

Die Studie ist als PDF zum Download beigefügt.

Die anstehende Verkehrswende ist eines der zentralen wirtschaftlichen und industriellen Themen unserer Zeit. Umweltschutz und ein möglichst nachhaltiger Umgang mit unserem Planeten und seinen endlichen Ressourcen sowie der Wunsch nach individueller Mobilität dürfen sich zukünftig nicht mehr gegenseitig ausstechen. Es gilt Lösungen zu finden, die beide Wünsche gleichberechtigt berücksichtigen.

In den letzten Jahren steht bei der Betrachtung möglicher Alternativer Antriebssysteme vor allem der Wechsel von klassischen Verbrennungsmotoren hin zur Elektro-Mobilität im Fokus. Auch wenn es zahlreiche weitere Optionen gibt, so ist diese das derzeit politisch und auch wirtschaftlich oftmals präferierte Modell, auf das die Automobilindustrie mit allen vor- und nachgelagerten Industriezweigen reagieren muss.

Auch für die Composites-Industrie ergeben sich neue Herausforderungen. Bislang ist der Transportbereich mit einem Anteil von 32 % das zweitwichtigste Anwendungssegment der Composites Industrie (vgl. Abb. 1). Betrachtet werden hier alle Lang- sowie Endlosfaserverstärkten Materialsysteme. Änderungen und neue Impulse in diesem so wichtigen Bereich haben, sowohl für die deutsche Industrie generell als auch für die Zulieferindustrie im Speziellen, einen fundamentalen Einfluss auf viele Akteure im Composites-Markt.

Bereits vielfach wurde in den letzten Monaten ein Abgesang auf die Composites im Automobilbereich angestimmt, da Leichtbau seinen Einfluss bei der E-Mobilität vermeintlich verloren habe. Dies muss sich, wenn man die reine Physik betrachtet, schon grundlegend als falsch herausstellen und wurde mittlerweile ja auch vielfach entkräftet. Darüber hinaus wird aber übersehen, dass Composites über ein enorm vielfältiges und breites Eigenschaftsniveau, auch über den Leichtbau hinaus aufweisen. Die Leichtbaumöglichkeiten sind nur ein Baustein der für den Einsatz von Composites, vor allem auch in der Elektromobilität spricht.

Wie genau Composites zukünftig eingesetzt werden können und wo sich die meisten Potenziale zeigen, dass war Thema einer Arbeitskreissitzung der AVK zum Thema "Werkstoffeigenschaften und -anforderungen für die E-Mobilität“. Mehr als 150 angemeldete Teilnehmer informierten sich am 24. März über den aktuellen Stand aus Forschung und Entwicklung sowie derzeitige und zukünftige Anwendungsszenarien.

Leitfähige Kunststoffe, Kunststoffe im Hochvoltbereich, aber auch direktgekühlte Motoren aus faserverstärkten Kunststoffen waren dabei ebenso Thema, wie neue Materialentwicklungen und konkrete Anwendungsfelder im PKW-Bereich.

Potenziale für den Einsatz von Kunststoffen und ganz speziell auch Composites zeigen sich beispielsweise im Bereich des Batteriegehäuses bzw. des Deckels der Batteriegehäuse.

Das Batteriegehäuse inklusive Deckel ist in einem Fahrzeug ein Teil der gesamten Fahrzeugstruktur. Das Gehäuse beherbergt die Zellen, die Kühlung, die Verkabelung und schützt vor Crash-/Crush- Schäden. Composites verfügen u. a. über eine gute Zug- und Biegefestigkeit und erhöhen die Steifigkeit. Darüber hinaus ist eine hohe Formstabilität und elektrische Isolation garantiert. Spontanversagen des Bauteils gibt es nicht. EV (electric vehicle)-Batterien haben in der Regel große Dimensionen und ein komplexes Design. Große Bauteile und komplexe Formen lassen sich mit Composites in einem Bauteil darstellen, mehrstufige Verarbeitungsprozesse entfallen. Dies sind nur einige der Vorteile, die durch den Einsatz von Composites entstehen können. Die Experten des AVK-Arbeitskreises waren sich einig: die Elektromobilität bietet vielfältige Chancen für Composites. Man muss als Industrie die sich bietenden Möglichkeiten gemeinsam angehen, um von den anstehenden Änderungen profitieren zu können. Darüber hinaus muss die Vorteilhaftigkeit der Materialien zukünftig noch besser nach außen und zu potenziellen Nutzern/Anwendern kommuniziert werden.

Deswegen wurde entschieden, die Arbeit gemeinsam fortzusetzen. Ein nächstes Treffen des Arbeitskreises „Werkstoffeigenschaften und -anforderungen für die E-Mobilität“ wird am 24.06.2021 stattfinden.
 

•  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.

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.

• Emsdettener Textilhersteller nach STeP by OEKO-Tex® für nachhaltige Produktion zertifiziert

Nachhaltigkeit ist das Schlagwort der Stunde – auch in der Wirtschaft. Eine nachhaltige Welt erfordert jedoch eine neue Art des Wirtschaftens zum Schutz der Ressourcen und Umwelt. Das Textilunternehmen Schmitz Textiles, zu dem die Marke drapilux gehört, hat es sich zur Aufgabe gemacht, in jedem Produktionsbereich so grün wie möglich zu handeln. Das Engagement wurde nun durch die erfolgreiche Zertifizierung nach STeP by OEKO-TEX® belohnt.

STeP (Sustainable Textile Production) by OEKO-TEX® ist ein unabhängiges Zertifizierungssystem für Marken, Handelsunternehmen und Hersteller im Bereich der Textilindustrie. OEKO-TEX®, ein Zusammenschluss von 18 unabhängigen Prüf- und Forschungsinstituten für Textil- und Lederökologie aus Europa und Japan, entwickelt Standards für die Textil- und Lederindustrie sowie die zugrundeliegenden Prüfmethoden und Grenzwerte. Ziel ist es, ein Risikomanagement, den Verbraucher- und Umweltschutz sowie gesetzliche Konformität sicherzustellen. Neben dem Aspekt der Umweltfreundlichkeit untersucht STeP nachhaltige Produktionsbedingungen, den effizienten Einsatz von Ressourcen und Technologien sowie die Einhaltung von sozialverträglichen Arbeitsbedingungen. Die Prüfung umfasst sechs Module: Chemikalienmanagement, Umweltleistungen, Umweltmanagement, Soziale Verantwortung, Qualitätsmanagement sowie Gesundheitsschutz und Arbeitssicherheit. Die Zertifizierung ist ein starkes Instrument zur kontinuierlichen Optimierung der Nutzung natürlicher Ressourcen und zeigt Wege auf, Prozesse effizienter zu gestalten. Durch die Transparenz und weltweite Vergleichbarkeit der Kriterien unterstützt STeP Endverbraucher und Händler bei der Auswahl des Textilherstellers. Schmitz Textiles kann so seinen Vorbildcharakter in allen Bereichen noch weiter stärken. „Nachhaltigkeit war schon immer ein wichtiges Thema bei Schmitz Textiles“, bekräftigt Stefan Ruholl, Geschäftsführer des Emsdettener Unternehmens. So hat der Textilhersteller bereits 2002 die ISO 14001 Norm implementiert, die die Anforderungen an ein Umweltmanagementsystem festlegt. „Die Zertifizierung nach STeP krönt unser Engagement noch einmal, da die Anforderungen über die gesetzlichen hinaus gehen und zum Beispiel Einsatzverbote für gewisse Gefahrenstoffe mit sich bringen“, führt Stefan Ruholl aus. 

Auch in Zukunft will das Emsdettener Unternehmen mit gutem Beispiel vorangehen. „Getreu dem Motto der Gründerfamilie Schmitz ‚Der Zukunft verpflichtet – schon immer‘ werden wir uns bis zum nächsten Audit in drei Jahren noch weiter verbessern“, verspricht Stefan Ruholl. drapilux-Vertriebsleiter Hubert Reinermann ergänzt, dass auch die Produkte nachhaltiger werden sollen. So hat drapilux 2020 als erste der Schmitz Textiles-Marken Artikel mit einem Anteil an nachhaltig produzierten Fasern präsentiert. Gemeinsam mit dem Garnhersteller Trevira arbeitet drapilux daran, das neuartige Garn weiterzuentwickeln und den Anteil des recycelten Materials zu erhöhen.

• 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.“