Aus der Branche

Zur Heimtextil 2025 ist eine Design-Installation geplant, die ein "immersives und einzigartiges Designerlebnis" ermöglichen soll, so die Messeverantwortlichen. Mit der Zusammenarbeit unterstreichen das Designstudio und die Leitmesse für Wohn- und Objekttextilien ihr Engagement für Innovation, Nachhaltigkeit und Design in der gesamten Textilbranche.

Das Studio Urquiola mit Sitz in Mailand wurde 2001 von der spanischen Architektin und Designerin Patricia Urquiola und ihrem Partner Alberto Zontone gegründet und ist in den Bereichen industrielles Produktdesign, Architektur (Hotels, Einzelhandelsflächen, Residenzen, Ausstellungen und Installationen), Art Direction und Strategieberatung tätig. Patricia Urquiola ist insbesondere bekannt für die von ihr designten Möbel, aber auch Leuchten und Teppiche finden sich unter ihren Entwürfen. Ihre Arbeit ist sehr erzählerisch und zeichnet sich durch Kreativität, Handwerkskunst und Experimentierfreudigkeit als grundlegende Merkmale aus. Geleitet von Nachhaltigkeit, Innovation und Technologie unterstützt das Studio Urquiola-Team Unternehmen dabei, sich durch Design neu zu erfinden, zu verändern und weiterzuentwickeln. Zu den jüngsten globalen Projekten gehören das Hotel Sitxth Sense Rome, das aus einem historischen Palazzo umgebaut wurde, sowie die Ausstellung Echoes, 50 Jahre iMaestri, die während des Salone del Mobile 2023 stattfand, um 50 Jahre Cassinas iMaestri Kollektion zu würdigen.

"Unser Fokus liegt darauf, Textilien weiterzuentwickeln, um sie in Produktdesign, Innenraumgestaltung und Architektur einzusetzen. Anschließend werden wir eine Sonderpräsentation für 2025 erarbeiten, die eine Synthese unserer Arbeit, unserer Vision und einer breiteren Diskussion innerhalb und außerhalb der Branche darstellt,“ so Patricia Urquiola.

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.

Toray hat die erste Adipinsäure entwickelt, die zu hundert Prozent aus biobasierten Rohstoffen besteht. Adipinsäure ist der Grundstoff zur Herstellung von Nylon 66 (Polyamid 66). Das neue Verfahren nutzt Zucker aus Biomasse, die nicht für die Herstellung von Lebensmitteln geeignet ist. Die firmeneigene Synthesetechnik kombiniert eine mikrobielle Fermentationstechnologie mit einer chemischen Reinigungstechnologie mit Trennmembranen. Das Unternehmen wird in den kommenden Jahren eine Produktionstechnologie entwickeln und die Polymerisation von Nylon 66 testen. Anwendungen für die biobasierte Adipinsäure sollen bis etwa 2030 kommerziell einsetzbar sein.

Nylon 66 ist haltbar und fest, und wird seit vielen Jahren für Fasern, Harze und andere Anwendungen verwendet. Der Wunsch, für Nylon 66 eine nachhaltige Alternative zu entwickeln, hat in den letzten Jahren zugenommen.  

Für das neue Verfahren nutzt Toray Mikroorganismen, die aus Zuckern ein Adipinsäure-Zwischenprodukt herstellen. Die Biochemiker haben die Gene dieser Mikroorganismen neu kombiniert und so die Effizienz des Stoffwechsels gesteigert. Dabei kamen Methoden der Bioinformatik zum Einsatz, um optimale mikrobielle Fermentationswege für die Synthese zu finden. Die Mikroorganismen steigern die Ausbeute des Zwischenprodukts bei der Synthese um mehr als das Tausendfache. Umkehrosmose-Trennmembranen reinigen das Zwischenprodukt und erhöhen die Konzentration. Dieser Ansatz ist besonders energieeffizient. Auch entsteht bei dem  Verfahren zur Herstellung von Bio-Adipinsäure im Gegensatz zu den Herstellungsverfahren aus Erdöl kein Distickstoffmonoxid.

Toray entwickelt derzeit ein Verfahren zur Herstellung von Zuckern aus Ernterückständen und anderen nicht-essbaren pflanzlichen Ressourcen. Dabei forscht das Unternehmen in zwei Projekten gemeinsam mit dem National Institute of Advanced Industrial Science and Technology und dem RIKEN, Japans größter Forschungseinrichtung. Die Projekte erhalten Mittel der New Energy and Industrial Technology Development Organization. Das erste Projekt befasst sich mit der „Entwicklung von Produktionstechniken für hochfunktionale Biomaterialien unter Verwendung von intelligenten Zellen aus Pflanzen und anderen Organismen“, das zweite laufende Projekt behandelt die „Entwicklung einer biobasierten Produktionstechnologie zur Beschleunigung des Kohlenstoffrecyclings“. 

Im Rahmen eines neuen Projektes des Spitzenclusters Industrielle Innovationen (SPIN) entsteht eine offene Versuchsplattform für die Entwicklung von Power-to-X-Technologien. Untersucht werden dabei Möglichkeiten, CO2-haltige Abgasströme zunächst in ein Synthesegas aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff und dann in verschiedene Produkte für die Chemie-, Kraftstoff- und Kunststoffindustrie umzuwandeln. Die nordrhein-westfälische Landesregierung fördert dieses Vorhaben mit 5,3 Mio. Euro.

Die Federführung des Projektes »PtX-Plattform« liegt bei der Mitsubishi Power Europe GmbH. Gemeinsam mit SPIN sowie den Projektpartnern – dem Fraunhofer UMSICHT, dem Lehrstuhl für Umweltverfahrenstechnik und Anlagentechnik (LUAT) der Universität Duisburg-Essen sowie Evonik Industries – will das Unternehmen marktfähige Lösungen für die effiziente Nutzung überschüssigen Stroms entwickeln. Ein Schwerpunkt werden dabei Wasserstoff- sowie Carbon-Capture-Use-and-Storage-Technologien sein: CCU und CCS. Entsprechende containerbasierte Anlagen entstehen auf dem Gelände des LUAT. Sie umfassen u.a. CO₂-Abtrennung und katalytische Co-Elektrolyse und stellen alle notwendigen Energie- und Stoffströme zur Verfügung.

Elektrolytische Herstellung von Synthesegas
Das Fraunhofer UMSICHT erarbeitet im Zuge des Projektes u.a. Grundlagen, um in einem Power-to-X-Reaktor die elektrolytische Herstellung von Synthesegas im Labormaßstab zu demonstrieren. »Dazu skalieren wir neuartige Gasdiffusionselektroden und setzen sie für die Aufgabe in angepassten Reaktoren ein«, erklärt Prof. Dr. Ulf-Peter Apfel, Leiter der Abteilung Elektrosynthese. »Weitere Komponenten der Elektrolysezellen werden so aufeinander abgestimmt, dass Verlustleistungen und Gasleckagen minimiert sowie die Zusammensetzung des Synthesegases möglichst kontrolliert variiert werden können.« Neben der Erstellung der erforderlichen Komponenten führt das Institut auch die Entwicklung, Errichtung und Inbetriebnahme eines skalierten Elektrolysesystems (inkl. der Teststandperipherie) durch und integriert alles in die Containerumgebung der Plattform.

Charakterisierung von Katalysatoren
Darüber hinaus testen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer UMSICHT Katalysator-Systeme, die neu von Evonik entwickelt worden sind und bei der Synthese von Alkoholen zum Einsatz kommen. »Wir schauen uns Umsatz, Menge und Konzentration sowohl der auftretenden Produkte als auch der Nebenprodukte an und haben dabei vor allem die Lebensdauer des Katalysators im Blick«, so Prof. Apfel. »Auf Basis unserer Testergebnisse nimmt Evonik dann weitere Optimierungen der Katalysatoren sowie deren Scale-up in Angriff.« Das beste System wird dann für den Pilotreaktor ausgewählt.

Die Bedeutung des Projektes hob Prof. Dr. Andreas Pinkwart bei der Übergabe des Förderbescheids hervor. »Die aktuellen Ereignisse zeigen einmal mehr, wie wichtig eine sichere und unabhängige Energieversorgung ist«, betonte der NRW-Minister für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie. »Eine zukunfts- und wettbewerbsfähige Industrie benötigt große Energiemengen und klimaneutral erzeugte Rohstoffe für ihre Produktionsprozesse. Power-to-X kann nicht nur dazu beitragen, dass wir unsere ehrgeizigen Klimaschutzziele erreichen, sondern auch zu einer unabhängigen Versorgung mit synthetischen Kraftstoffen und Chemikalien für unsere Industrie und unser Energiesystem der Zukunft.«

• Kombinierte Anlage zur Salzsäure und Dampferzeugung ermöglicht erhebliche Energieeinsparungen und erhöhte Kosteneffizienz

SGL Carbon lieferte eine Salzsäure (HCl)-Syntheseanlage mit integrierter Dampferzeugung an Travancore-Cochin Chemicals Ltd. (TCCL), einem großen Hersteller im Chlor-Alkali-Bereich in Südindien. Ende Januar hat TCCL die Anlage in Kochi im indischen Bundesstaat Kerala offiziell eingeweiht. In der Zwischenzeit wurde die Anlage beim Kunden bereits auf volle Kapazität hochgefahren.

Die Syntheseanlage nutzt die effiziente Membranwandtechnologie und hat eine Kapazität von 60 Tonnen HCl pro Tag. Als zusätzlicher Vorteil ermöglicht der innovative Aufbau die Rückgewinnung der Abwärme, die in der Syntheseeinheit bei der Reaktion von Wasserstoff und Chlor entsteht, um bis zu 33 Tonnen Dampf bei einem hohen Druck von 10 bar pro Tag zu erzeugen. Dieser Dampf kann an anderer Stelle in der Chlor-Alkali-Anlage genutzt werden, zum Beispiel bei der Aufkonzentrierung von Natronlauge zu Flakes. Dadurch steigt die Energieeffizienz der gesamten TCCL-Produktionsanlage erheblich, weil ein hoher Anteil des Dampfbedarfs durch die SGL-Anlage gedeckt werden kann. Dies spart nicht nur Kosten, sondern reduziert potenziell auch die CO2-Emissionen um mehr als 1.500 Tonnen pro Jahr.

Die HCl-Synthese wurde komplett am SGL-Produktionsstandort in Pune, Indien, konstruiert und hergestellt. Im Lieferumfang enthalten waren zudem bauliche Anpassungsleistungen am Produktionsgebäude des Kunden auf sogenannter Turnkey-Basis.

 "Unsere innovativen kombinierten Anlagen zur HCl-Synthese und Dampferzeugung bieten unseren Kunden im wachsenden indischen Chemiemarkt einen großen Mehrwert. Zusammen mit unserer bewährten Kompetenz in Anlagentechnik und Konstruktion auf globaler Ebene können wir unseren Kunden helfen, ihre Energieeffizienz deutlich zu steigern, wie das Beispiel von TCCL zeigt", kommentiert Suneet Sangam, Sales Manager bei SGL Carbon India.

"Indem wir unsere Anlagen auch am SGL-Produktionsstandort in Indien konstruieren und fertigen können, stärken wir unsere Position als globalen Hersteller von Lösungen für korrosive Anwendungen weiter und nutzen zusätzlich unser umfangreiches Know-how aus unserem weltweiten Netzwerk. Ambitionierte Projekte wie dieses auch in diesen herausfordernden Zeiten unter Covid-Restriktionen zu realisieren, zeigt, wie leistungsfähig unser globales Team ist", sagt Christoph Koch, Director Sales EMEIA bei SGL Carbon.

Aachener Forscher haben die adaptive Textilfassade green.fACade entwickelt, die am 2. August in der Aachener Architekturfakultät der RWTH Aachen University vorgestellt wurde. green.fACade wird wie eine zweite Haut vor ein Gebäude montiert und kann die Stickoxidbelastung in Städten nachhaltig senken.

Die Reduzierung der schädlichen Stickoxide (NO und NO2) erreichen die Forscher durch eine Titandioxidbeschichtung auf der Fassade. Titandioxid wirkt dabei als Photokatalysator und ermöglicht das Oxidieren der Stickoxide zu abwaschbarem Nitrat (NO3-). Da die Fassade außerdem begrünt ist, trägt sie durch Photosynthese zur Umwandlung von Kohlendioxid in Sauerstoff bei. Dazu schafft eine grüne Fassade einen optischen Ruhepunkt im Stadtbild und verringert urbane Hitze durch Verdunstungskälte.

green.fACade gehört zum innovativen Forschungsprojekt „Adaptive Textilfassaden“, das die besonderen Eigenschaften von Textil nutzt. Textil kann durch seine Machart Sonnenlicht und Luft durchlassen und trägt so zu einem modernen, ästhetischen Gebäudedesign bei. Neu ist an dem Forschungsprojekt, dass weitere Elemente wie z.B. die Titanoxidbeschichtung oder Sonnenschutzelemente in die Textilfassade integriert und vor die bestehende Gebäudefassade gesetzt werden. Die adaptive Textilfassade agiert dabei eigenständig und schafft so eine Reduzierung des Energieverbrauches durch die positiven klimatischen Effekte an der Gebäudefassade.

„Adaptive Textilfassade“ ist Teil einer aktuellen Forschungsreihe mit dem Ziel, neuartige Fassadenkonstruktionen zu entwickeln, die klimaneutral sind und den Komfort der Anwohner erhöhen. Das Forscherteam besteht aus den drei RWTH-Bereichen Architektur (Fakultät für Architektur, Doktorand Architekt M.Sc. Jan Serode), Medizin (Uniklinik RWTH Aachen, Klinik für Augenheilkunde, Prof. Dr. Walter) und Textiltechnik (Institut für Textiltechnik, Prof. Dr. Gries) und konnte seine Kompetenzen hier bestmöglich einbringen.

In diesem Sommer wurde das Forschungsteam erstmalig unterstützt vom Münchener Architekturbüro Auer Weber, vertreten durch Geschäftsführer Philipp Auer: „Für uns Architekten sind die Entwicklungen im Bereich textiler Außenhüllen eine besondere Herausforderung. Hier verbinden sich hochentwickelte textile Werkstoffe und Verarbeitungsmethoden mit der Leichtigkeit und Anmut von Geweben. Durch adaptive textile Fassadenelemente wird sich die „Gebäudehülle“ immer mehr zur „Gebäudehaut“ entwickeln, einem System, das nicht nur Wetter-, Wärme- und Sonnenschutz bietet, sondern in ständigem intelligenten Austausch mit seiner Umwelt steht."

Die große Bedeutung dieser Themen für die Öffentlichkeit wurde dokumentiert durch die Anwesenheit von Kirsten Roßels, Vertreterin des Fachbereich Wirtschaft, Wissenschaft und Europa der Stadt Aachen.  Frau Roßels erläutert: „Als Stadt Aachen freuen wir uns über die innovativen und zukunftsorientierten Projektideen, die an der Aachener Hochschule entstehen, so z. B. die adaptive Textilfassade. Diese Entwicklungen unterstreichen die Bedeutung der Wissenschaftsstadt Aachen und ich würde es begrüßen, wenn diese und weitere Technologien auch in Aachen zukünftig sichtbar werden.“

Prof. Dr. Gries vom Institut für Textiltechnik resümiert: „Wir sehen eine große Chance darin, als Textilforscher gemeinsam mit renommierten Experten anderer Disziplinen konkrete Lösungsansätze für unsere städtischen Lebensräume zu entwickeln. Ich bin sicher, dass wir so das städtische Klima angenehmer gestalten und die Schadstoffbelastung reduzieren können.“