Aus der Branche

Die Hochschule Luzern HSLU hat zusammen mit Wirtschaftspartnern Methoden entwickelt, wie sich Alttextilien wieder zu hochwertigen Pullis, Arbeitskleidern oder Teppichen verarbeiten lassen.

Einem Bericht von WWF und PWC zur Folge sind in einem durchschnittlichen Schweizer Schrank 118 Kleidungsstücke, wobei ein Outfit – bestehend aus Pulli, Hose und T-Shirt – mit 1.5 Kilo zu Buche schlägt. Pro Tag landen 70’000 dieser Outfits oder 100 Tonnen in der Altkleidersammlung. Tendenz steigend.

Etwa die Hälfte der Altkleider wird weiterverkauft und exportiert. "Wie groß der Anteil an tatsächlich weitergenutzten Kleidungsstücken ist, ist nicht einfach zu beziffern", sagt Designforscherin Tina Tomovic von der Hochschule Luzern. Sicher ist laut der Expertin für textile Nachhaltigkeit, dass ein immer größerer Teil zu minderwertigen Produkten wie Putzlappen verarbeitet oder direkt verbrannt wird. Das Material dieser Textilien verschwindet damit unwiederbringlich aus dem Wertstoff-Kreislauf.

Dabei gilt die Textilindustrie als äusserst ressourcenintensiv. Textilien stehen gemäß eines Nachhaltigkeits-Aktionsplans der EU beim Verbrauch von Rohstoffen und Wasser an vierter Stelle, nach der Lebensmittelherstellung, dem Wohnungsbau und dem Verkehr. Baumwolle beispielsweise benötigt nicht nur viel Land zum Wachsen, sondern auch sehr viel Wasser. Die Alternative, synthetische Textilien, ist nicht besser, wie Tina Tomovic ergänzt. Sie basieren meistens auf Erdöl – einer endlichen Ressource.

Auf der Suche nach dem reinen Stoff
Für die HSLU-Forscherin ist klar: "Wir müssen unsere alten Kleider viel besser wiederverwerten als bisher und so den textilen Kreislauf schließen." Ein geschlossener Kreislauf bedeutet, dass alte Pullis oder T-Shirts nicht verbrannt oder zu Lappen verarbeitet werden, sondern zu neuer Kleidung – die dann wieder im Laden landet. Wie dieses Recycling funktionieren könnte, erforschten Tomovic und ihr Team gemeinsam mit Unternehmen aus der Textilindustrie im Projekt «Texcircle».

Oft bestehen Textilien aus verschiedenen Materialien, beispielsweise Baumwolle vermischt mit Polyester. Das macht das Recycling aufwändig. Denn das Material muss möglichst rein sein, um zu einem vielseitig verwendbaren Garn weiterverarbeitet werden zu können; «wild durcheinander gewürfelte Textilien», so Tomovic, nützten gar nichts.

Zweieinhalb Tonnen Material verarbeitet
Das Projektteam nahm daher die gesamte Recycling-Prozesskette unter die Lupe, vom Sammeln der Alttextilien übers Sortieren und dem anschließenden maschinellen Zerkleinern bis hin zum Spinnen des so gewonnenen Rohstoffs zu neuen Garnen und Vliesen. Die verwendeten Alttextilien – insgesamt 2.5 Tonnen Material – stammten größtenteils aus den Sammlungen des Textilverwerters Texaid. Eine zentrale Rolle im Projekt spielten nationale und internationale Wirtschaftspartner, welche die Fasern, Garne und Vliese zu Produkten verarbeiteten.

Namhafte Partner im In- und Ausland
Ein einzelnes Unternehmen wird den Herausforderungen einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft nicht begegnen können – dies war eine der Schlussfolgerung aus dem Vorgängerprojekt «Texcycle», in welchem die Forschenden auf das Sammeln und Sortieren von Alttextilien fokussierten. Daher wurde für das Nachfolgeprojekt der "Texcircle-Cluster", bestehend aus Schweizer und internationalen Unternehmen im Bereich Textilfertigung und -recycling, gegründet. Die Projektpartner steuerten Know-how, Eigenleistung, finanzielle Beiträge und Materialspenden bei.

Die Partner aus der Industrie waren Coop, Rieter, Rohner Socks, Ruckstuhl, Texaid und Workfashion.
Texcircle wurde von der schweizerischen Agentur für Innovationsförderung Innosuisse unterstützt.

Die Tests in den Fabrikhallen der einzelnen Partnerunternehmen bezeichnet Tina Tomovic als «Reality Checks». Mehr als einmal musste das Team beim Bearbeiten des Materials feststellen, dass die Theorie in der Praxis nicht immer umsetzbar ist, wie sie erzählt: "Alte Kissen und Bettdecken sind aus einer Materialperspektive zwar sehr interessant für das Recycling. Eine effiziente und kostengünstige Verarbeitung der Waren ist heute aber noch nicht möglich."

Höhepunkt des zweijährigen Projektes war die Produktion mehrerer Prototypen auf der Basis von Alttextilien. Beispielsweise produzierte die Winterthurer Firma Rieter aus alten Jeanshosen Garn für einen Pullover. Der Zuger Arbeitsbekleidungsproduzent Workfashion wiederum verarbeitete alte Kissen und Bettdeckenfüllungen zu Isolationsfutter für Arbeitswesten – die Produktqualität musste im Rahmen des Projektes stets gleich hoch sein wie bei vergleichbaren Textilien im Laden.

Die Firma Ruckstuhl im bernischen Langenthal entwickelte einen Recycling-Teppich für den Wohnbereich. Das Garn dafür stammt zur Hälfte von getragenen Wollmänteln. «Wir haben schon länger nach Mitteln gesucht, wie wir im Betrieb einen weiteren Schritt in Richtung Nachhaltigkeit gehen können», sagt Ruckstuhls Geschäftsführer Adrian Berchtold. Das Projekt sei somit genau zur richtigen Zeit gekommen. Er erläutert: "Die Projektresultate zwangen uns, zu hinterfragen, welche Produktionsschritte für diesen neuen Teppich nachhaltig sind und welche nicht."

Berchtold überraschte insbesondere die Erkenntnis, dass das Waschen von alten Mänteln mit Wasser umweltschädlicher ist als mit Chemikalien: "Der Wasserverbrauch war einfach zu hoch. Paradoxerweise ist es in diesem Fall ressourcenschonender, die Textilien mit Ozon zu reinigen." Ruckstuhl plant, den Recycling-Teppich ab Mitte 2023 in kleiner Serie herzustellen.

Der internationale Technologiekonzern ANDRITZ erhielt von Welspun Advanced Materials, Indien, den Auftrag zur Lieferung eines Metris-Systems für vorausschauende Instandhaltung für eine Spunlacelinie im Werk Telangana. Diese wird die erste Metris-Systemlösung sein, die in einer Spunlacelinie in Indien installiert wird.

Die von ANDRITZ entwickelte, integrierte Metris-Plattform benutzt intelligente Sensoren als energieautarke und nahtlose Supportlösung für die kontinuierliche Überwachung des Maschinenzustands – sogar in schwer zugänglichen Bereichen. Die Analyse der gesammelten Daten unterstützt den Kunden dabei, potenzielle Probleme im Voraus zu lokalisieren bzw. auch die Leistung der Anlage zu verbessern.

Das Metris-System zur vorausschauenden Instandhaltung ermöglicht Welspun Advanced Materials die Betriebseffizienz zu steigern durch:

• Vermeidung unerwarteter Produktionsstillstände, wodurch die Leistung erhöht wird
• einfachen Betrieb entlang der ganzen Linie
• Optimierung des Ablaufs und der Planung der Instandhaltung

Dieser Auftrag folgt der Inbetriebnahme der neu installierten, kompletten ANDRITZ-Spunlacelinie für hohe Geschwindigkeiten im Werk Telangana.

Der Geschäftsführer des WifOR-Instituts, Prof. Dr. Dennis Ostwald, hat auf der BVMed-Jahrespressekonferenz am 13. Oktober 2022 die Nachhaltigkeitsstudie „SEE-Impact-Study der deutschen MedTech-Branche“ vorgestellt, die vom BVMed-Institut in Auftrag gegeben wurde.

Die SEE-Impact-Study untersucht die gesamte Wertschöpfungs- sowie vorgelagerte Lieferkette der Medizintechnik-Branche und zeigt neben dem ökonomischen auch den ökologischen und sozialen Fußabdruck der Produktionsseite auf. Damit wird erstmalig eine Standortbestimmung einer Branche für die sozialen und ökologischen Faktoren geschaffen, die die Herausforderungen identifiziert und quantifiziert. Hiermit schafft der BVMed für die Branche und seinen Mitgliedsunternehmen einen Orientierungsrahmen für die Entwicklung einer Nachhaltigkeitsstrategie.

Weitere Informationen finden Sie hier.

• BRANDS Fashion: Vertriebspartnerschaft mit Green Workwear

BRANDS Fashion, Anbieter für nachhaltige Workwear und Fashion Merchandise, bietet als erstes Unternehmen ein nachhaltiges Poloshirt an, das Industriewäsche-tauglich ist. Dazu kooperiert Unternehmen im Vertrieb mit Green Workwear. Unter dieser Marke wird vor allem Berufsbekleidung für das Gesundheitswesen angeboten, die aus nachhaltigen Geweben gefertigt nach hohen Öko- sowie Sozialstandards produziert wird und industriell wiederaufbereitet werden kann.

Das Poloshirt besteht aus GOTS-zertifizierter Bio-Baumwolle mit 30 % recyceltem Polyester und ist für die Industriewäsche nach ISO 15797 geeignet. Auch einem desinfizierenden Waschverfahren nach RKI hält das Polo stand. Die Produktionsstätte befindet sich in Indien – BRANDS Fashion gewährt allen Interessierten gern Einblick in die komplette Lieferkette.

Aktuell ist das Shirt in drei Farben in weiß, navy-blau und schwarz beziehbar, jeweils als Damenshirt und in einer Unisex-Variante mit Brusttasche. Sonderanfertigungen in anderen Farben sowie Individualisierungen wie nachträgliche Bestickung mit eigenem Logo sind möglich.

Der Rieter-Konzern unterstützt gemeinsam mit der Johann Jacob Rieter-Stiftung eine neue Stiftungsprofessur für Industrial Artificial Intelligence (AI) an der ZHAW School of Engineering. Die Professur beschäftigt sich mit der Lehre und Forschung im Bereich industrieller Anwendungen der Künstlichen Intelligenz und wird noch in diesem Jahr ausgeschrieben.

Die neue Stiftungsprofessur wird am Center for Artificial Intelligence (CAI) der ZHAW in Winterthur eingerichtet. Sie soll sich insbesondere der Anwendung von Methoden des maschinellen Lernens und wissensbasierter Systeme im Zusammenhang mit Prozessen in Produktion und Service widmen.

Der Beitrag der Johann Jacob Rieter-Stiftung an die Finanzierung der Professur erfolgt im Sinne der Winterthurer Cluster-Initiative. Die zunehmende Digitalisierung von Produktionsprozessen eröffnet neue Perspektiven für den Wirtschaftsstandort Winterthur.

Kompetenzaufbau im Bereich Industrial AI
Die Stiftungsprofessur dient dem Kompetenzaufbau im Bereich Industrial AI und soll einer Gruppe vorstehen, die sich mit Lehre und Forschung rund um vertrauenswürdiges maschinelles Lernen beschäftigen wird. Dabei geht es beispielsweise um den Einsatz von künstlicher Intelligenz mit dem Ziel, Produktionsprozesse bezüglich des Einsatzes von Rohmaterial und Energie zu optimieren und Expertenwissen leichter verfügbar zu machen. Neben der Forschung wird die neue Professur im Sinne des Wissenstransfers auch in der Lehre, in den Bachelorstudiengängen Informatik und Data Science, im Master of Science in Engineering sowie in der Weiterbildung tätig sein.

Die Finanzierung des jährlichen Beitrags von 300 000 CHF über einen Zeitraum von sechs Jahren erfolgt je hälftig durch den Rieter-Konzern und die Johann Jacob Rieter-Stiftung.

„Der Einsatz künstlicher Intelligenz in der Industrie wird immer wichtiger, gerade wenn es um das Potenzial von Daten für die Auswertung und Steuerung komplexer Prozesse geht. Mit der Unterstützung der Johann Jacob Rieter-Stiftung und des Rieter-Konzerns können wir die KI-Forschung im Bereich industrieller Anwendungen weiter ausbauen“, erklärt Prof. Dr. Dirk Wilhelm, Direktor der ZHAW School of Engineering.

Für Rieter steht das Engagement im Zusammenhang mit der Umsetzung der Strategie der Technologieführerschaft. „Die Nutzung Künstlicher Intelligenz wird einen erheblichen Beitrag zur Automatisierung, zur Prozessoptimierung und damit zur Verbesserung der Nachhaltigkeit in der Textilindustrie leisten. Damit ist sie ein wichtiges Element der führenden Technologie, die Rieter anbietet“, unterstreicht Dr. Norbert Klapper, CEO Rieter.

„Der Cluster Smart Machines gewinnt an Bedeutung“, sagt Thomas Anwander, Mitglied des Stiftungsrates, und ergänzt: „Die Stiftungsprofessur für Industrial AI an der ZHAW will durch die Bündelung lokal vorhandener Stärken im Maschinenbau und Industrie 4.0 den Technologiestandort Winterthur fördern.“

Bauteile im Automobil müssen nicht mehr nur technologisch höchsten Ansprüchen genügen, sondern auch nachhaltig und rezyklierbar sein. Zukünftig müssen Ingenieurinnen und Ingenieure bei der Entwicklung nicht nur das fertige Produkt, sondern auch das Ende dessen Lebenszyklus im Blick haben. Künstliche Intelligenz soll helfen, in solchen Zyklen zu denken. dabei helfen. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) sind einer der Projektpartner im Forschungsprojekt CYCLOMETRIC, das durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut wird. Entwickelt wird ein Tool, das schon während der Produktplanung Verbesserungsvorschläge macht.

Recycling von Hochleistungsmaterialien scheitert häufig daran, dass sich die Werkstoffe nicht in ihre ursprünglichen Bestandteile trennen lassen. CYCLOMETRIC soll dafür sorgen, dass dieses Problem nicht erst am Ende des Lebenszyklus eines Produkts gelöst werden muss. Mit den derzeitigen Methoden und Werkzeugen werden Auswirkungen auf die Umwelt oft erst gegen Ende der Entwicklung oder sogar erst nach Produktionsbeginn untersucht – obwohl die relevantesten Entscheidungen über Produkteigenschaften deutlich früher getroffen werden. Das neue System hilft, während der Entwicklung die richtigen Entscheidungen zu treffen. Dazu werden Daten, Informationen, Wissen über alle Entwicklungsphasen und Schnittstellen hinweg analysiert und bewertet. Dabei kommen Forschungsansätze des Advanced Systems Engineerings und Model-based Systems Engineerings in Verbindung mit Methoden der Ökobilanzierung sowie die Geschäftsmodellanalyse zum Einsatz.

Produktentwicklung muss täglich komplexe Parameter wie Produzierbarkeit, Rezyklierfähigkeit, Wiederverwendbarkeit, CO2-Emissionen und Kosten im Blick behalten. Nicht zuletzt müssen die Erwartungen und Gewohnheiten der Kundinnen und Kunden mitgedacht werden. Das Tool berechnet die Auswirkungen bei der Auswahl des Materials ebenso wie bei der Planung von Produktionsschritten und macht Verbesserungsvorschläge.

Als Anwendungsbeispiel für das digitale Werkzeug dient im Projekt CYCOMETRIC eine Mittelkonsolenverkleidung. Sie besteht aus nachhaltigen Textilmaterialien und verfügt über in das Textil integrierte smarte Funktionen. Das fertige Tool ist dennoch nicht auf die Automobilbranche beschränkt. Es kann in allen Industriefeldern eingesetzt werden.

Aufgabe der DITF ist die Auswahl und Prüfung geeigneter Materialien. Das Team erarbeitet die passenden Fertigungs- und Verarbeitungsprozesse und erstellt einen Prototyp. An den Prüflaboren werden Testläufe zu Funktions-, Alltags-, Langzeit- und Extremtauglichkeit der textilen Strukturen und Faserverbundwerkstoffen durchgeführt, die bei der späteren Anwendung reproduzierbar sind. Für die smarten Funktionen der Konsole werden Konzepte für Sensoren und Aktoren entwickelt.

Die DITF bringen als Partner im Forschungscampus ARENA2036 umfangreiche Erfahrungen im Leichtbau durch Funktionsintegration bei Automobilen mit. Nach Abschluss des Projekts werden die Denkendorfer Forscherinnen und Forscher Unternehmen beraten, wie Textilien verstärkt im Fahrzeuginterieur eingesetzt werden können.

Die Bundesregierung hat am 29. September in einer Pressekonferenz den Rückruf der umstrittenen Gasumlage zur Stabilisierung des Gasmarktes verkündet. Zuvor war selbst innerhalb der Ampel-Koalition der Sinn der Umlage nach der Verstaatlichung des Energiekonzerns Uniper in Frage gestellt worden.

Südwesttextil-Hauptgeschäftsführerin Edina Brenner begrüßt die Entscheidung der Bundesregierung: „Der Wegfall der Gasumlage ist ein erster Schritt in die richtige Richtung und zeigt, dass bei der Politik angekommen ist, dass die Wertschöpfung des Mittelstands akut gefährdet ist.“ Mit Blick auf die energieintensive Textilproduktion, die entlang der Wertschöpfungskette hochspezialisiert in Deutschland stattfindet, betont der Verband den Bedarf weitergehender Maßnahmen. „Der Mittelstand wird wahrgenommen, muss aber im nächsten Schritt gezielt entlastet werden, damit Lieferketten, insbesondere in energieintensiven Teilen wie der Textilveredlung, nicht abbrechen. Unsere Unternehmen benötigen die schnellstmögliche Einführung wettbewerbsfähiger Industriepreise für Strom und Gas. Um die Preisspirale zu stoppen, sind die angekündigte Gaspreisbremse, die Vermeidung des Merit-Order-Effekts zur Senkung des Strombörsenpreises sowie die Reduzierung der Strom- und Energiesteuern auf das europäische Minimum dringend notwendig.“
 
Nach dem Wegfall der Gasumlage benötigt die energieintensive Textilproduktion wettbewerbsfähige Strom- und Gaspreise, damit Wertschöpfungsketten nicht durch die Preisspirale der Märkte gefährdet werden. In engagierten Gesprächen mit politischen Verantwortlichen auf Landes- und Bundesebene setzt Südwesttextil auf Beispiele, die die Regionalität und Innovationskraft der Industrie illustrieren. Mit Blick auf die von der Bundesregierung angekündigten Entlastungspakete benötigten die Mitgliedsunternehmen, so Südwesttextil, schnelle Klarheit, wie diese umgesetzt werden.

Für den ressourceneffizienten Einsatz von Kunststoffen entwickelt Fraunhofer UMSICHT neue Werkstoffe. Im Fokus stehen dabei Biokunststoffe, eine zirkuläre Kunststoffwirtschaft sowie Strategien zur Reduzierung von Makro- und Mikroplastik in der Umwelt. Fraunhofer UMSICHT präsentiert sich auf der K 2022 mit chemischen Zwischenprodukten aus Kaffeesatz, Folienwerkstoff auf Basis von TPU, PLA-Compounds für technische Bauteile mit erhöhtem Brandrisiko und abbaubaren Mulchfolien.

Forschende des Fraunhofer UMSICHT gewinnen im Projekt »InKa«, das die Wertschöpfungskette von Kaffeesatz erforscht, aus dem ungenießbaren Kaffeeöl ein chemisches Zwischenprodukt, das bei der Herstellung von Additiven für Kunststoffe zum Einsatz kommt. Den entölten Kaffeesatz versuchen sie, als alternativen Rohstoff für die Papier- und Kartonindustrie zu nutzen. »Eine besondere Herausforderung bei unserem Projekt ist das Scale-up der Verfahrensschritte vom Labor zur industriellen Fertigung. Das angestrebte Verfahren als Ganzes ist hoch innovativ und leistet einen wichtigen Beitrag bei der Nutzung von biobasierten Rohstoffen im Rahmen der Bioökonomie. Im Labormaßstab sehen wir bereits, dass unser Konzept aufgeht: Wir konnten die entwickelten Additive bereits in neuen Werkstoffrezepturen testen«, erklärt Inna Bretz, Abteilungsleiterin Zirkuläre und Biobasierte Kunststoffe des Fraunhofer UMSICHT.

Röntgendetektierbare Mehrwegschutzbekleidung
Die Entwicklung eines Folienwerkstoffs auf Basis von thermoplastischen Polyurethanen (TPU) und röntgendetektierbaren Additiven war das Ziel des Projekts »DetekTPU«. Bei der Produktion von Nahrungsmitteln ist Einwegschutzbekleidung zu tragen, um Sicherheits- und Hygienevorschriften einzuhalten. Neben einer großen Mengen Plastikmüll ergibt sich dabei zusätzlich das Problem, dass Teile der Schutzbekleidung in den Nahrungsmitteln landen können und dort nicht detektiert werden. Der entwickelte Werkstoff soll für zuverlässig röntgendetektierbare Mehrwegschutzbekleidung eingesetzt werden. Dies ist für dünne Kunststofffolien eine bisher nicht gelöste Herausforderung. »Die bisherigen Projektergebnisse sind vielversprechend, aktuell planen wir weitere Entwicklungsschritte mit unserem Projektpartner. Hierzu soll das Team um Experten aus dem Bereich Folienherstellung erweitert werden.«  berichtet Christina Eloo, Gruppenleiterin Kunststoffentwicklung.

Biobasierte Kunststoffe für technische Bauteile mit erhöhtem Brandrisiko
Technische Bauteile mit erhöhtem Brandrisiko, etwa in der Elektronikindustrie, erfordern flammgeschützte, wärmeformbeständige und schlagzähe Kunststoffe. Ein Großteil davon wird auf Erdölbasis hergestellt, dessen Vorräte begrenzt sind. Biokunststoffe erreichen jedoch oftmals noch nicht im vollen Umfang das vom Markt geforderte Eigenschaftsniveau konventioneller technischer Kunststoffe. Die Grenzen liegen insbesondere beim Brandverhalten, einer ausreichenden Temperaturbeständigkeit oder Schlagzähigkeit. Hier setzt »TechPLAstic« an: Es werden PLA-Compounds für langlebige Produkte anwendungs- und marktnah entwickelt - unter Berücksichtigung der jeweiligen Anforderungen und Kosten. Der Anwendungsfokus liegt zunächst auf technischen Produkten des Elektronik- und Bausektors wie beispielsweise Leuchten oder Schalter und Tasten in der Gebäudetechnik.

Mulchfolien mit angepasster Abbaubarkeit
Biologisch abbaubare Kunststoffe sind in umweltoffenen Anwendungen sinnvoll, bei denen ein Recyclingprozess nicht möglich oder mit einem zu hohen Aufwand verbunden ist. Beispiele hierfür sind Geotextilien oder Mulchfolien. Fraunhofer UMSICHT forscht an Kunststoffen mit angepasster Abbaubarkeit, die während der Nutzungsdauer die gewünschten Eigenschaften erfüllen. Zur Untersuchung und Bewertung der Eigenschaftsänderungen von Kunststoffen während der Alterung durch Umwelteinflüsse werden durch die Forschenden im Labor die Bedingungen so anwendungsnah wie möglich eingestellt. Dazu können je nach Produkt verschiedene Substrate (Kompost, Erde, Wasser), verschiedene Temperaturen und UV-Licht eingesetzt werden.
 
Förderhinweise

• Das Projekt »InKa – Intermediate aus industriellem Kaffeesatz« wird im Rahmen der Fördermaßname »Nationalen Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030« der Bundesregierung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.
• Das Projekt »DetekTPU« wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
• Das Projekt »TechPLAstic« wird durch die Fachagentur Nachwachsende Rohrstoffe e. V. (FNR) und aus Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gefördert.

Der Vliesstoffspezialist der Freudenberg-Gruppe – Freudenberg Performance Materials – richtete am 16. September die Sitzung des Nationalen Wasserstoffrats (NWR) an seinem Hauptsitz in Weinheim aus. Als führender Hersteller von technischen Textilen leistet Freudenberg Performance Materials einen Beitrag zur Wasserstoffindustrie mit Komponenten für Brennstoffzellen für Mobilitätsanwendungen sowie für Elektrolyseure zur CO₂-freien Erzeugung von Wasserstoff.

Der Nationale Wasserstoffrat (NWR) wurde von der Bundesregierung berufen und handelt als unabhängiges, überparteiliches Beratungsgremium. Der NWR besteht aus derzeit 25 hochrangigen Expertinnen und Experten aus Wirtschaft, Wissenschaft und Zivilgesellschaft. Zielsetzung ist es, den Staatssekretärsausschuss für Wasserstoff bei der Weiterentwicklung und Umsetzung der Nationalen Wasserstoffstrategie zu begleiten und zu beraten. Der NWR hält seine Sitzungen jeweils bei einem seiner Mitglieder ab, um seine Kenntnisse über die jeweiligen Technologien, Rollen in der Wertschöpfungskette und Herausforderungen zu vertiefen. Mit Dr. Silke Wagener ist eine Vertreterin des Technologiekonzerns Freudenberg als Mitglied des Gremiums benannt worden, sie bringt ihr Know-how aus Zulieferersicht sowie ihre jahrzehntelange Expertise bei technologischen Lösungen für die Wasserstoffindustrie ein.

Freudenberg Performance Materials erläuterte während einer Werksführung die Entwicklung und Produktion von systemkritischen Gasdiffusionslagen aus karbonisiertem Vliesstoff für Brennstoffzellen und poröse Transportlagen für Elektrolyseure. Dabei wurden nicht zuletzt Verbesserungspotenziale aus Zulieferersicht deutlich, beispielweise im Hinblick auf frühestmöglichen Austausch und die Zusammenarbeit entlang der Wertschöpfungskette. Funktionierende, durchgehende und skalierbare Wertschöpfungsketten sowie der gleichzeitige Aufbau und die Skalierung der Wasserstoffinfrastruktur sind entscheidende Voraussetzungen dafür, dass die Wasserstoffindustrie ihrer tragenden Rolle in der Transformation zur Klimaneutralität gerecht werden kann.

Gasdiffusionslagen befinden sich im Herzen von Brennstoffzellen und sind für den Transport von Gasen und Flüssigkeiten in den Zellen verantwortlich. Sie haben einen erheblichen Einfluss auf die Leistung und die Kosten des Systems und sind unverzichtbar für dessen Funktionalität. Gleiches gilt für die porösen Transportlagen, die das Herzstück von Elektrolyseuren für die CO₂-freie Herstellung des sogenannten grünen Wasserstoffs bilden.
 
Brennstoffzellen sind in Verbindung mit grünem Wasserstoff eine wichtige Technologie für die CO₂-freie Mobilität, insbesondere für Busse, Schwerfahrlastzeuge und Züge. Weitere Einsatzfelder sind stationäre Anwendungen, wie die stationäre Stromerzeugung oder die Wärmeerzeugung in Gebäuden und der Industrie.
Außer in der Mobilität spielt grüner Wasserstoff eine zentrale Rolle in der klimaneutralen Energieversorgung der Industrie und dabei speziell in der Chemie- und Stahlindustrie.

• Einweihung SUSKULT-Demonstrationsanlage auf der Kläranlage Emscher-Mündung

Die Versorgung der wachsenden Bevölkerung mit nachhaltigen, lokalen und qualitativ hochwertigen landwirtschaftlichen Produkten ist eine enorme Herausforderung. Um den Bedarf gerade in urbanen Regionen zu decken, müssen neuartige Agrarsysteme etabliert werden. Ein Vorreiter auf dem Gebiet ist das Verbundprojekt SUSKULT, in dessen Rahmen jetzt eine Demonstrationsanlage feierlich eingeweiht wurde. Die Anlage steht auf dem Gelände einer Kläranlage des Wasserwirtschaftsverbandes Emschergenossenschaft in Dinslaken. In der SUSKULT-Vision sind dort alle wesentlichen Ressourcen für den Anbau von Gemüse und Co. – Nährstoffe, CO2, Wasser, Wärme – in großen Mengen verfügbar.

Endliche Phosphatressourcen, hoher Energieaufwand bei der Düngemittelproduktion, Verschmutzung von Gewässern und Böden durch Phosphor und Stickstoff – hinzu kommen Probleme in den Lieferketten durch Ereignisse wie Corona sowie massive Preissteigerungen aufgrund globaler Krisen. Das sind sicher keine guten Voraussetzungen, um die Erträge frischer und hochwertiger Agrarprodukte nachhaltig zu steigern. Expertinnen und Experten sind sich jedoch einig: Genau das muss geschehen, um eine größere Unabhängigkeit der deutschen Agrarwirtschaft sicherzustellen, zukünftigen Krisen gestärkt begegnen zu können und gleichzeitig besser auf Folgen des Klimawandels vorbereitet zu sein. Für den erforderlichen Transformationsprozess war bis dato der Zeitraum von 2040 bis 2050 vorgesehen – aktuelle Entwicklungen erfordern eine frühere Umsetzung.

Zu den zentralen Lösungsansätzen zählen mehr Regionalität und eine Kreislaufführung der eingesetzten Ressourcen. »Damit beschäftigen wir uns bei SUSKULT, indem wir ein Agrarsystem an Kläranlagen integrieren. Hier finden wir zum einen die für einen gartenbaulichen Anbau von Produkten notwendigen Ressourcen – Nährstoffe, CO₂, Wasser und Wärme. Zum anderen sind Kläranlagen häufig zentrumsnah verortet, was die Transportwege zu den Konsumentinnen und Konsumenten minimiert«, erklärt Volkmar Keuter vom Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, der das Verbundprojekt koordiniert. »Mit der Einweihung der Demonstrationsanlage auf der Kläranlage Emscher-Mündung der Emschergenossenschaft (EG) beschreiten wir nun konsequent den nächsten Schritt auf dem Weg hin zu einem zukunftsfähigen Agrarsystem.«

In den vergangenen drei Jahren seit Projektstart haben die insgesamt 15 Partner – darunter Universitäten, Forschungseinrichtungen sowie Institutionen aus Industrie und Wirtschaft – die wissenschaftliche Grundlage für das Vorhaben gelegt und die einzelnen Bausteine entwickelt. Diese werden jetzt erstmals auf einer der größten Kläranlagen Europas zu einer Prozesskette zusammengeführt und in der Praxis getestet. »Die Modernisierung der Wasserwirtschaft ist seit Jahren getrieben durch Themen wie Energie- und Ressourceneffizienz. Phosphorrecycling aus Klärschlamm haben wir z. B. auf der Kläranlage Emscher-Mündung bereits erfolgreich halbtechnisch pilotiert. Die SUSKULT-Vision, dass Kläranlagen künftig sämtliche Nährstoffe liefern, die für die Agrarproduktion eingesetzt werden, stellt daher einen logischen nächsten Schritt dar«, so Dr. Emanuel Grün, Technischer Vorstand der Emschergenossenschaft.

Von außen betrachtet wirkt die Demonstrationsanlage, untergebracht in zwei Seecontainern und in einem Teil des sogenannten Technikums der Emschergenossenschaft, relativ unscheinbar. Anders sieht es im Inneren aus: Hier befinden sich die insgesamt fünf SUSKULT-Bausteine. Drei von ihnen wandeln die Ressource Abwasser in NPK-haltigen Flüssigdünger (NPK: Stickstoff, Phosphor und Kalium) um, in den anderen beiden wird dieser Dünger zur Kultivierung von z. B. Gemüse und Salat sowie gesundheitsfördernden Lebensmitteln wie Süßkartoffeln und Moringa verwendet. Der Anbau erfolgt vertikal, das ist platzsparend und saisonunabhängig. Des Weiteren werden Wasserlinsen produziert, die über einen hohen Vitaminanteil verfügen und als regionaler Sojaersatz dienen können.

Mit der Demonstrationsanlage betritt der SUSKULT-Verbund Neuland. Entsprechend wichtig ist die technische und wissenschaftliche Begleitung: Während einzelne Bausteine wie etwa das Vertical Farming fernüberwacht werden, bedarf der gesamte Versuchsbetrieb einer intensiven Betreuung. Hier arbeitet ein Team aus Studierenden, Forschenden und Technik Hand in Hand.
 
Projektkonsortium
Fraunhofer UMSICHT (Koordination), Blue Foot Membranes GmbH, Emschergenossenschaft, Metro AG, Pacelum GmbH, Rewe Markt GmbH, Ruhrverband, YARA GmbH & Co. KG, Deutsches Forschungszentrum für künstliche Intelligenz GmbH DFKI, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH-UFZ, Hochschule Osnabrück, ILS-Institut für Landes- und Stadtentwicklungsforschung gGmbH, Justus-Liebig-Universität Gießen, Montanuniversität Leoben (A), Technische Universität Kaiserslautern.

Förderhinweis
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) leistet mit der Förderlinie »Agrarsysteme der Zukunft« einen elementaren Beitrag für die Erforschung und Entwicklung zukunftsweisender Ansätze für die nachhaltige Transformation der Agrarwirtschaft in Deutschland. Das Verbundprojekt »SUSKULT – Entwicklung eines nachhaltigen Kultivierungssystems für Nahrungsmittel resilienter Metropolregionen« wird im Rahmen der Fördermaßnahme »Agrarsysteme der Zukunft« im Rahmen der »Nationalen Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030« der Bundesregierung durch das BMBF gefördert.