Aus der Branche

Die aktuell laufende Fußball-Europameisterschaft 2024 in Deutschland wird auf Naturrasen gespielt. Der ist sehr pflegeaufwendig, verträgt keine hohe Frequentierung in der Nutzung und hat eine begrenzte Nutzungsdauer von zum Teil nur 6 Monaten. Einfacher in der Pflege ist Kunstrasen: In Deutschland gibt es geschätzt mehr als 5.000 Kunstrasenplätze und EU-weit sind es 25.500. Deren großer Nachteil ist die hohe jährliche Emission von Mikroplastik in Form von Einfüllmaterial, die intensive CO2-Belastung und die nicht umweltfreundliche Entsorgung. Aachener Forscher haben mit BioTurf eine nachhaltige Alternative vorgestellt. BioTurf ist ein neues Kunstrasensystem aus biobasierten Polymeren, das kein polymeres Infillmaterial mehr benötigt!

„Jährlich fallen pro Kunstrasenplatz rund 500 Kilogramm Kunststoffgranulat an, die als Füllstoff, dem sogenannten Infill, nachgefüllt werden müssen. Das entspricht auch der Menge, die potenziell pro Sportplatz als Mikroplastik in die Umwelt gelangen“, erklärt Dr. Claudia Post vom TFI. Bei geschätzten mehr als 25.000 Kunstrasenplätzen in der EU fallen allein beim Kunstrasen in Europa jährlich 12.750 Tonnen Mikroplastik an, die in die Umwelt gelangen. Das TFI – Institut für Bodensysteme an der RWTH Aachen e.V., Institut für Forschung, Prüfung und Zertifizierung in Europa für Bauprodukte für den Innenraum, hat gemeinsam mit dem Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen (ITA) und in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Morton Extrusionstechnik (MET), Spezialist für Kunstrasenfasern, das neuartige Kunstrasensystem entwickelt.

„Spätestens 2031 kommt für neue Kunstrasenplätze wegen des Verbots des Kunststoffgranulats das Aus. Schon jetzt werden Kunstrasenplätze mit Infillmaterial nicht mehr gefördert“, so Dr. Claudia Post. Für den Breitensport, Vereine, Städte und Kommunen wird die Umrüstung ihrer bestehenden Kunstrasenplätze in den kommenden Jahren eine Mammutaufgabe, denn Kunstrasenplätze müssen alle 10-15 Jahre ausgetauscht werden. Mit BioTurf steht nun eine umweltgerechte Alternative zur Verfügung. Der Belag lässt sich wie jeder andere bespielen, kurze, stark gekräuselte Halme stützen längere Halme und dieser simple Ansatz erhöht den Spielkomfort. Sämtliche Qualitätsanforderungen und Standards für höchste fußballerische Ansprüche werden bei BioTurf erfüllt.

„BioTurf ist eine innovative, ganzheitliche Lösung“, betont Dirk Hanuschik vom TFI. „Wir setzen auf Rapsöl und landwirtschaftliche Abfälle, die nicht in Konkurrenz zur Nahrungsmittelherstellung stehen. Zudem ist BioTurf nahezu komplett recycelbar“ - im Gegensatz zu konventionellem Kunstrasen, der bisher nur thermisch verwertet werden kann, also zur Wärmegewinnung verbrannt wird.

Da BioTurf ohne das traditionelle Latex-Verfahren auskommt, kann auf dessen energieintensiven Trocknungsprozesses verzichtet werden, was sich positiv auf den Preis niederschlägt. Zudem lässt sich Latex nur schwer rezyklieren. Im Gegensatz dazu kommt bei BioTurf die neue Bindetechnologie Thermobonding zum Einsatz. Hierbei werden die thermoplastischen Polgarne mit dem Träger thermisch verschmolzen. Bei der Bestrebung einen 100%ig monomateriellen Kunstrasen zu entwickeln, müssen noch weitere Entwicklungsschritte folgen, da neben dem Polyethylenfasermaterial noch wenige Prozent Polypropylen im Träger verarbeitet werden müssen, um ihn beim Thermobondieren zu schützen. Dies behindert jedoch nicht seine Recyclingfähigkeit.

Die langjährige strategische Kooperation des Thüringischen Instituts für Textil- und Kunststoff-Forschung Rudolstadt e.V. (TITK) mit der Technischen Universität Ilmenau erreicht einen neuen Meilenstein: Beide Partner nahmen jetzt eine Anlage zur Herstellung thermoplastischer Leichtbauplatten in Betrieb. Damit wurde eine moderne gerätetechnische Voraussetzung geschaffen, um die Zusammenarbeit zwischen dem an der TU ansässigen Thüringer Innovationszentrum Mobilität (ThIMo) und dem TITK insbesondere im Kompetenzfeld Kunststofftechnik und Leichtbau zu erweitern.

Die Investition wird aus Mitteln des Landes Thüringen und der EU im Rahmen der Grundfinanzierung des Thüringer Innovationszentrums Mobilität (ThIMo) gefördert. In Abstimmung zwischen dem TITK und dem ThIMo und auf Grundlage eines Nutzungs- und Überlassungsvertrages wurde die Anlage im Technikum des TITK aufgestellt. Das TITK ist seit vielen Jahren An-Institut der TU Ilmenau.

„Um unsere wissenschaftliche Zusammenarbeit voranzutreiben, läuft derzeit auch die gemeinsame Berufung der Professur Kunststofftechnik an der TU“, berichtet der geschäftsführende Direktor des TITK, Benjamin Redlingshöfer. „Damit festigen wir unsere Kooperation zwischen Grundlagenforschung auf der einen und wirtschaftsnaher Forschung auf der anderen Seite“, ergänzt der vorläufige Leiter der Uni, Prof. Dr. Kai-Uwe Sattler.

Beiden Teilbereichen der Forschung soll nun auch die neue Plattenanlage dienen. Sie kommt gemeinsamen Entwicklungsprojekten im Bereich kunststoffbasierter Halbzeuge und parallel dazu der Ausbildung von Studenten zugute. „Mit dieser Anlage wurde eine weitere Voraussetzung geschaffen, um auch den Transfer gemeinsamer Forschungsergebnisse in die Wirtschaft zu forcieren“ “, betont Prof. Dr. Klaus Augsburg, Projektleiter ThIMo an der TU Ilmenau. „Diese neu geschaffene wissenschaftlich-experimentelle Plattform ist mit unserem Technikum Kunststofftechnik passfähig“, so Augsburg weiter.

„Mit der Plattenanlage stellen wir Halbzeuge mit Faserverstärkung her, etwa aus Naturfaser-, Glasfaser- oder Carbonfaserverstärktem Kunststoff. Die Platten sollen insbesondere für Leichtbauanwendungen in verschiedenen Mobilitätssystemen zur Verfügung stehen“, sagt die zuständige Abteilungsleiterin am TITK, Dr. Renate Lützkendorf. Je nach Beschaffenheit des Ausgangsstoffs seien dabei auch Verbunde mit verschiedenen Schichten möglich.

Als Ausgangsmaterialien kommen sowohl marktverfügbare Kunststoffgranulate als auch Neuentwicklungen zum Einsatz. Darunter ein mit Partnern entwickeltes Granulat aus recycelten Carbonfasern. Speziell mit diesem Material lässt sich einerseits eine sehr hohe Steifigkeit erreichen. „Andererseits kann damit auch das Thema Leitfähigkeit oder Abschirmung erschlossen werden. So lassen sich Platten mit funktionellen Eigenschaften produzieren“, ergänzt Lützkendorf.

Erforscht werden zudem komplette Prozesse zur Herstellung neuer Faserverbundhalbzeuge. Dabei stehen verschiedene Aspekte im Mittelpunkt. „Zum Beispiel die Auswirkung von Füllstoffen auf die Plattenqualität und ihre Funktion, die Dicken, mit der diese Halbzeuge herstellbar sind, und ob sich die Platten auch schäumen lassen, um noch weiteres Gewicht einzusparen“, erläutert Dr. Thomas Reußmann, stellvertretender Abteilungsleiter am TITK.

Neben einer wesentlichen Zielgruppe beider Partner, der Automobilindustrie, können auch Themen anderer Branchen, wie z.B. der Verpackungsmittelindustrie bedient werden. Die Entwicklungsergebnisse werden durch Materialprüfungen am TITK und am ThiMo evaluiert.