Aus der Branche

Zu den Highlights des Messekonzepts „The Circles“ auf der imm cologne 2024 gehören die Installation Circles. Drei international renommierte Designstudios präsentieren hier ihre in Szene gesetzten Installationen zu den Themen „Welcome to Stay“, „Sense of Surface“ und „Impact of Light“.

Auf kreisrunden, kompakten Flächen werden die skulpturalen Installationen inszeniert und sollen das Fachpublikum zum Erkunden, Innehalten und Genießen einladen. Sinnlich, konzeptionsstark und nachhaltig stellen STUDIO DESSí, Raw-Edges Design Studio und VANTOT ihre Ideen von Hospitality, Material und Licht vor und lassen die Objekte zu Anziehungspunkten der Messe werden.

STUDIO DESSí: „Welcome to Stay“
Die dominierende Form bei dem Installation Circle zum Thema Hospitality ist das Dach – denn „das Dach erschien uns als reinste Form von Welcoming“, so Marco Dessí von STUDIO DESSí. Der in Wien lebende Designer gestaltet ein temporäres Setting für die Möbel, eine Bühne, deren Kulisse mehr will als eine schöne Illusion von Gastlichkeit zu schaffen. Die in dieser Installation verwendeten Materialien und Halbfertigprodukte sind ihrem gewöhnlichen Kontext innerhalb des Bausektors entnommen und fungieren, ähnlich wie in einem Bühnenstück, als Leinwand für die Projektion von Ideen und Interpretationen. Die Protagonisten auf dieser Bühne sind jedoch die von STUDIO DESSí entworfenen Möbel und Leuchten. Gastlichkeit wird in dieser Interpretation auch von kulturellen Traditionen und künstlerischen Impulsen geprägt. So erinnert die Installation an einen Pavillon inmitten einer (Messe-)Landschaft, der die Besuchenden wie eine Wegmarke magnetisch anzieht.

Raw-Edges Design Studio: „Sense of Surface“
Oberflächen haben in der Installation des Londoner Designstudios Raw-Edges, hinter dem Yael Mer und Shay Alkalay stehen, mehr als eine Dimension. Schon die aus digital bedruckten Vorhängen bestehende Außenansicht der Installation lässt das Konzept eines mehrschichtigen Aufbaus erahnen. Die Vorhänge, deren durchsichtiger Stoff (Apollo von RÖKONA) mit der digitalen XDI unique-Technik von Korning bedruckt sind, laden zum Eintreten in einen abgeschirmten Raum ein, der dem Besuchenden eine unerwartet tiefe visuelle Ruhe offenbart. Wie Kerne einer Zelle schweben hier Objekte unterschiedlicher organischer Form, deren Oberfläche mal transparent, mal opak schimmert: Leuchtobjekte, exklusiv von Raw-Edges Design Studio für diese Installation entworfen und geformt aus einem 3D-gedruckten Mesh. Das Besondere: Das Mesh wird nicht transparent, wenn es erleuchtet wird, sondern „verschließt“ sich mit dem Licht und wird zu einer opaken Form. Erst mit Erlöschen des Lichts gewinnt es seine Transparenz zurück.

VANTOT: „Impact of Light“
In der Installation des Design-Duos VANTOT aus dem niederländischen Breda ist Licht körperlos. Installiert auf einem filigranen Rastersystem, zeichnet VANTOT mit punktuellen Spots Räume und Skulpturen aus Licht. Dabei interessiert nicht das Volumen der Leuchte, sondern der Effekt des Lichts auf den Raum selbst. VANTOT spielt in dieser Installation die Möglichkeiten durch, die das System für große Lichtskulpturen im öffentlichen Bereich bietet, genauso wie für kleine, intime Räume. Daher besteht die Installation aus einem offenen Außen- und einem dunkleren Innenbereich, die mit demselben System bespielt werden und im Ergebnis doch ganz unterschiedliche Lichteindrücke erzielen. „Die Installation wird den Charakter einer Skulptur haben. Wir freuen uns sehr darauf, einfach nur unsere Idee von Licht und Beleuchtung zeigen zu können“, freut sich Esther Jongsma von VANTOT.

Nachhaltigkeit als entscheidende Prämisse
Weniger Material ist der Ansatz von VANTOT – für ihr Design wie für ihre Nachhaltigkeitsziele. Raw-Edges Design Studio sucht Material- und Energieverbrauch auf ein Minimum zu reduzieren. „Eine Installation, die nach nur wenigen Tagen nichts als Müll zurücklässt, weil die Materialien entsorgt werden müssen, würde uns die Freude daran verderben. Schon deshalb nutzen wir nur Material, das wiederverwertet ist, beziehungsweise weiterverwendet wird“, erklärt Yael Mer von Raw-Edges. STUDIO DESSí wiederum verwendet aufblasbare Elemente und Halbfabrikate, die nach der Messe zurück in den Baubedarf gehen. Der Messebau für die Installation Circles steht damit ganz im Zeichen von Kreislaufsystemen und Ressourcenschonung.

Die Installation Circles können während der Messe vom 14. bis 18. Januar 2024 in den Hallen 1, 3 und 4 besucht werden.

Forschende des ITA, der Uni Bonn und der Heimbach GmbH haben eine neuartige Methode entwickelt, mit der Ölverschmutzungen energiesparend, kostengünstig und ohne Einsatz toxischer Substanzen von Wasseroberflächen entfernt werden können. Ermöglicht wird dies durch ein technisches Textil, das in einen schwimmenden Behälter integriert wird. So können mit einem einzigen kleinen Gerät bis zu 4 L Diesel innerhalb einer Stunde zu entfernen. Dies entspricht etwa 100 m2 Ölfilm auf einer Wasseroberfläche.

Trotz des stetigen Ausbaus erneuerbarer Energien haben die weltweite Ölproduktion, der Ölverbrauch und das Risiko der Ölverschmutzung in den letzten zwei Jahrzehnten stetig zugenommen. Im Jahr 2022 belief sich die weltweite Ölförderung auf 4,4 Milliarden Tonnen! Dabei kommt es bei der Förderung, dem Transport und der Verwendung von Öl häufig zu Unfällen, die zu schweren und manchmal irreversiblen Umweltverschmutzungen und Schäden für den Menschen führen.  

Es gibt verschiedene Methoden diese Ölverschmutzungen von Wasseroberflächen zu entfernen. Jedoch weisen alle Methoden verschiedene Defizite auf, die ihren Einsatz erschweren und insbesondere die Entfernung von Öl aus Binnengewässern einschränken.

Für viele technische Anwendungen gibt es unerwartete Lösungen aus dem Bereich der Biologie. Jahrmillionen der Evolution haben dazu geführt, dass die Oberflächen lebender Organismen für ihre Interaktion mit der Umwelt optimiert wurden. Lösungen, die für Materialwissenschaftler oft eher ungewohnt und schwer zu akzeptieren sind. Die langjährige Untersuchung von rund 20.000 verschiedenen Arten an der Uni Bonn zeigte, dass es eine nahezu unendliche Vielfalt an Strukturen und Funktionalitäten gibt. Einige Arten zeichnen sich besonders durch ihre hervorragende Öladsorption aus. Beispielsweise adsorbieren die Blätter des Schwimmfarns Salvinia molesta Öl sehr schnell, separieren es gleichzeitig von Wasseroberflächen und transportieren es auf ihren Oberflächen (Abbildung 1).  

Die Beobachtungen inspirierten dazu, den Effekt auf technische Textilien zur Trennung von Öl und Wasser zu übertragen. Es handelt sich um ein superhydrophobes Abstandsgewirk, das industriell hergestellt werden kann und daher leicht skalierbar ist.

Das biologisch inspirierte Textil kann in eine Vorrichtung zur Öl-Wasser-Trennung integriert werden kann. Dieses gesamte Gerät wird Bionischer Öladsorber (BOA) genannt (Abbildung 2).

Ausgehend von der Verunreinigung in Form eines Ölfilms auf der Wasseroberfläche funktioniert der Separations- und Sammelprozess nach den folgenden Schritten:

• Der BOA wird in den Ölfilm eingebracht.
• Das Öl wird vom Textil adsorbiert und gleichzeitig vom Wasser getrennt.  
• Das Öl wird durch das Textil in den Auffangbehälter transportiert.
• Das Öl tropft aus dem Textil in den Auffangbehälter.  
• Das Öl wird bis zur Entleerung des Behälters aufgefangen.

Der Vorteil dieser neuartigen Ölabscheidevorrichtung ist, dass keine zusätzliche Energie für den Betrieb aufgewendet werden muss. Das Öl wird durch die Oberflächeneigenschaften des Textils vom umgebenden Wasser getrennt und allein durch Kapillarkräfte, auch gegen die Schwerkraft, durch das Textil transportiert. Am Ende des Textils im Sammelbehälter angekommen, desorbiert das Öl ohne weitere äußere Einwirkung allein durch die Schwerkraft. Mit dem derzeitigen Maßstab können mit einem Gerät des Bionic Oil Adsorber pro Stunde ca. 4 l Diesel von Wasser getrennt werden.

Es scheint unwahrscheinlich, dass ein funktionalisiertes Abstandsgewirk günstiger ist als ein herkömmliches Vlies, wie es üblicherweise für Ölsorptionsmittel verwendet wird. Da es sich jedoch um ein funktionelles Material handelt, müssen die Kosten im Verhältnis zur Menge des entfernten Öls stehen. Vergleicht man den Verkaufspreis des BOA-Textils mit den Verkaufspreisen verschiedener ölbindender Vliesstoffe, so ist das BOA-Textil mit 10 ct/L ca. 5 bis 13 Mal günstiger.

Insgesamt bietet das BOA-Gerät eine kostengünstige und nachhaltige Methode zur Öl-Wasser-Trennung im Gegensatz zu den gängigen Reinigungsmethoden durch die folgenden Vorteile:  

• Es ist kein zusätzlicher Energiebedarf, wie bei Ölskimmern, notwendig.
• Es werden keine giftigen Substanzen in das Gewässer eingebracht, wie z.B. bei Öl-Dispersionsmitteln.
• Die Textilien und Geräte können mehrfach wiederverwendet werden.
• Es verbleibt kein Abfall im Gewässer.
• Es ist kostengünstig in Bezug auf die Menge des entfernten Öls.

Das Team der Forschenden vom ITA, der Uni Bonn und der Heimbach GmbH konnte nachweisen, dass die neuartige biomimetische BOA-Technologie für eine selbstgesteuerte Abtrennung und automatische Sammlung von Ölfilmen einschließlich ihrer vollständigen Entfernung aus dem Wasser überraschend effizient und nachhaltig ist.

Darüber hinaus kann sie in verschiedenen verwandten Abscheidungsprozessen eingesetzt werden. Derzeit wird das Produkt so weiterentwickelt, dass es in 2-3 Jahren in den Markt eingeführt werden kann. 

ANDRITZ hat kürzlich eine neue Textilrecyclinglinie im Werk von Sfilacciatura Negro in Biella, Italien, in Betrieb genommen. Die Reißanlage ist für die Aufbereitung von Post-Verbraucher-Textilabfällen konzipiert und verfügt über eine automatische Entfernung der harten Bestandteile. Sie unterstützt die Expansion des Unternehmens in neue Recycling-Segmente.

Angesicht der steigenden Nachfrage nach nachhaltigen Fasern seitens der Spinnerei- und Vliesstoffindustrie hat Sfilacciatura Negro Biella beschlossen, seine Recyclingkapazitäten zu erweitern. Das Unternehmen verfügt über viel Erfahrung im Recycling industrieller Textilabfälle und betreibt bereits zwei Reißanlagen. Auf Basis der langjährigen Zusammenarbeit mit ANDRITZ erfolgt nun der Einstieg in das Altkleider-Recycling.

Die Recyclinglinie der neuen Generation für Sfilacciatura Negro ist das Ergebnis von zehn Jahren enger Zusammenarbeit, Versuchen im ANDRITZ-Technikum und Besuchen bei Kunden in Spanien und Portugal. ANDRITZ hat eine komplette Linie von der Zuführung der sortierten Abfallballen bis zum Pressen der recycelten Fasern maßgeschneidert. Sie ist für einen hocheffizienten, energiesparenden Betrieb ausgelegt und zeichnet sich durch eine automatisierte Entfernung der harten Bestandteile bei gleichzeitig guter Materialausbeute aus. Die Anlage ist mit einem automatisierten Filtersystem für Luft- und Staubmanagement ausgestattet. Die gesamten Linie bis zur Ballenpresse kann von nur einer Person bedient werden. Die Ballenpresse kann folienumwickelte, verschnürte Ballen mit einem Gewicht von bis zu 350 kg herstellen.

Was ist eine demokratische Technik? Wie können wir technologische Innovationen am besten für selbstbestimmte Lebensstile mitgestalten? Welchen Beitrag können neue Technologien für einen Wandel hin zu mehr Nachhaltigkeit leisten? Diese Fragen und eine Vielzahl an praktischen Workshops, Diskussionen und Vorträgen stehen im Mittelpunkt beim »Innovative Citizen – dem Festival für eine demokratische Technik | make - fab - grow - repair - cycle« am 24. und 25. November in der Werkhalle des Uniongewerbehof in Dortmund. Beim Festival steht vor allem das Kennenlernen und Ausprobieren an erster Stelle. Um Anmeldung zu den Workshops wird gebeten, die Teilnahme ist kostenfrei.

Nach langer Pause ist das »Innovative Citizen Festival« wieder zurück in Dortmund – eine Initiative des Fraunhofer UMSICHT, der Folkwang Universität der Künste und der Dezentrale Dortmund. Zum sechsten Mal dreht sich am 24. und 25. November alles um neue Technologien, nachhaltige Entwicklung und den technikaffinen und gleichzeitig technikkritischen Menschen. Folgende Themen stehen auf dem Programm: Künstliche Intelligenz, Pilzkunde in der Praxis, eine nachhaltige Textilwirtschaft, Prototyping Energiewende, Kunststoffrecycling und Upcycling von Kleidung. Workshops für Kinder sind ebenfalls dabei. Interessierte können selbst zum »Maker« werden, neue Perspektiven für eine nachhaltige und kreative Stadtgemeinschaft kennen lernen oder einfach mitdiskutieren.

Die Veranstalterinnen und Veranstalter sehen das Festival als eine Chance, Forschung und Entwicklung und die Überführung der Ergebnisse in die Praxis als demokratischen Prozess zu nutzen. Menschen sollen an der Entwicklung von Innovationen beteiligt sein, Verantwortung dafür übernehmen und gleichzeitig die Chancen für ein modernes und nachhaltiges Wirtschaften wahrnehmen – z.B. durch Stärkung von lokalen Gemeinschaften.

Der Bundesverband Medizintechnologie (BVMed) begrüßt die Entscheidung der EU-Kommission, Medizinprodukte wie aufsaugende Inkontinenzhilfen von den Kriterien des EU-Ökolabels für absorbierende Hygieneprodukte nach der europäischen Ökodesign-Verordnung auszunehmen. Der BVMed hatte sich in einer Stellungnahme aus April 2023 dafür ausgesprochen, Medizinprodukte vom Anwendungsbereich auszunehmen und „aufsaugende Inkontinenzprodukte“ aufgrund ihrer medizinischen Zweckbestimmung von Hygieneprodukten abzugrenzen, um die Patient:innen-Versorgung nicht zu gefährden. „Medizinprodukte unterliegen bereits einer sehr strengen sektoralen Regulierung. Es ist gut, dass die EU-Kommission bei Güterabwägungen der Versorgung von Patient:innen mit notwendigen Medizinprodukten ein hohes Gewicht einräumt“, kommentiert BVMed-Geschäftsführer und Vorstandsmitglied Dr. Marc-Pierre Möll.

Der BVMed unterstützt die Zielsetzung der EU-Kommission, die ökologische Nachhaltigkeit von Produkten über ihren gesamten Lebenszyklus zu steigern. „Die Medizintechnik-Branche ist sich ihrer gesellschaftlichen Verantwortung bewusst und arbeitet bereits jetzt intensiv daran, die nachteiligen Auswirkungen ihrer Produkte in Bezug auf die Umwelt zu minimieren, ohne die Funktionalität und Sicherheit in der Versorgung der Patient:innen zu gefährden“, heißt es in der BVMed-Stellungnahme. Wichtig sei, dass die Versorgung und Sicherheit der Patient:innen durchgängig sowie vollumfänglich gewährleistet seien und es zu keinen Unterbrechungen der Versorgung durch Produktengpässe komme.

Das Inverkehrbringen von Medizinprodukten ist über die EU-Medizinprodukte-Verordnung (MDR) geregelt. In dieser sektorspezifischen Regelung sind umfangreiche Voraussetzungen für die Sicherheits- und Leistungsanforderungen von teilweise lebensnotwendigen Produkten für die Gesundheitsversorgung festgelegt.

Rechtsakte, wie unter anderem die Verordnung über Ökodesign, können zu Änderungen von Produkten oder deren Bestandteilen führen und somit neue und langwierige Konformitätsbewertungsverfahren nach sich ziehen, sofern Alternativmaterialien überhaupt vorhanden sind. Dafür müssen umfangreiche Tests durchgeführt und zusätzliche klinische Daten erhoben sowie die komplette Produktdokumentation überarbeitet werden. Dieser Prozess dauert erfahrungsgemäß mehrere Jahre, abhängig von der vorgenommenen Änderung. Allein die Zertifizierung eines Medizinprodukts durch eine Benannte Stelle dauert im Zuge der MDR aktuell durchschnittlich 18 Monate.

Erschwerend kommt hinzu, dass bereits jetzt aufgrund der Implementierung der MDR Kapazitätsengpässe bei den Benannten Stellen bestehen, die die Patient:innen-Versorgung mit sicheren und bewährten Medizinprodukten gefährden. „Diese Situation verschärft sich mit jeder Änderung der regulatorischen Anforderungen, die die Neubewertung von Produkten durch Benannte Stellen erforderlich macht“, so der BVMed.

BVMed-Nachhaltigkeitsexpertin Clara Allonge: „Um mit der Ökodesign-Verordnung einen robusten Rahmen für eine erfolgreiche europäische Nachhaltigkeitsinitiative zu schaffen, ist entscheidend, die branchenspezifischen Besonderheiten, die medizinischen Zweckbestimmungen und die Sicherstellung der Gesundheitsversorgung bei der Ausgestaltung auch künftig zu berücksichtigen.“

Der BVMed repräsentiert über 300 Hersteller, Händler und Zulieferer der Medizintechnik-Branche sowie Hilfsmittel-Leistungserbringer und Homecare-Versorger. Die Medizinprodukteindustrie beschäftigt in Deutschland über 250.000 Menschen und investiert rund 9 Prozent ihres Umsatzes in Forschung und Entwicklung. Der Gesamtumsatz der Branche liegt bei über 38 Milliarden Euro, die Exportquote bei 67 Prozent. Dabei sind 93 Prozent der MedTech-Unternehmen KMU. Der BVMed ist die Stimme der deutschen MedTech-Branche und vor allem des MedTech-Mittelstandes.

Rund 97 Prozent weniger CO2e-Emissionen, 94 Prozent Re-Use Quote – dies sind nur einige der Ergebnisse der am 5. September in Bonn vorgestellten EPEA-Studie zum Re-Use Konzept des ersten Re:Think-Stores des Hamburger Outdoor-Ausrüsters Globetrotter.

Erst vor wenigen Monaten hat Globetrotter seinen ersten Re:Think Store in Bonn eröffnet – einen Laden mit ganz besonderem Konzept: Denn der Retailer hat nahezu die gesamte Einrichtung des Vormieters Conrad Electronic übernommen und im neuen Store kreativ weitergenutzt. Und auch sonst wurden fast ausschließlich gebrauchte Materialien verwendet: So wurden Staubsauger-Halterungen zu Rucksack-Trägern umfunktioniert und alte OSB-Platten und ausrangierte Bleche verwandelten sich in eine Teststrecke für Wanderschuhe. Ein Highlight des Stores stellt eine von einem Künstler geschaf¬fene Bärenskulptur aus Metallschrott dar. Ergänzt wird das Re:Think-Konzept durch nachhaltige Angebote wie eine eigene Reparaturwerkstatt sowie die bis dato größte 2nd Hand Verkaufsfläche in einem Globetrotter-Store.

„Schon bei der ersten Besichtigung des Objektes trieb mich der Gedanke, der Retail und der Ladenbau muss sich ändern. Wir müssen uns ändern. Alles raus und neu, das kann künftig nicht mehr der richtige Ansatz sein,“ erinnert sich Globetrotter Geschäftsführer Andreas Bartmann. CEO Andreas Vogler ergänzt: „Einer der nachhaltigsten Ansätze ist es, Dinge zu nutzen, die bereits da sind. Es erfordert Mut und Pioniergeist, diesen Weg zu gehen. Doch die Ergebnisse der wissenschaftlichen Untersuchung unseres Partners EPEA zeigen, dass es sich lohnt.“

Diese wurden am 5. September im Bonner Store vorgestellt. Keynote-Speaker waren Prof. Michael Braungart, Chemiker und Verfahrenstechniker sowie Miterfinder des Cradle to Cradle-Prinzips und international tätiger Retail-Experte Wolf-Jochen Schulte-Hillen.

Ein konventionelles Ladenbau-Projekt vergleichbarer Größe hätte, so Berechnungen von EPEA, rund 105 Tsd. kg CO2e erzeugt. Durch das Re-Use Konzept des Re:Think Stores wurden nur 3,12 Tsd. kg CO2e emittiert. Die Weiterverwendung bereits vorhandener Materialien trug zu einer CO2e-Vermeidung von 102,23 Tsd. kg, also rund 97 Prozent, bei. Dies entspricht in etwa der Menge an CO2, die entstehen würde, wenn man die Erde rund ein Dutzend Mal mit dem Auto umrunden würde.

Insgesamt kommt der Store auf eine Re-Use Quote von 94 Prozent – d. h. die meisten der verwendeten Materialien und Möbelstücke waren bereits zuvor in Gebrauch, etwa beim Vormieter Conrad Electronic oder in einem Globetrotter Store. Rund 88 % der in der Filiale verbauten Materialien können auch in Zukunft wiederverwendet werden, da sie ohne Beschädigung oder erheblichen Aufwand demontierbar bzw. reparierbar sind: Kreislaufwirtschaft im Ladenbau ist möglich.

Neuer Circularity Passport Interiors
Im Rahmen der Zusammenarbeit mit EPEA entstand die Idee, einen „Circularity Passport Interiors“, kurz CPI, ähnlich dem bereits bestehenden „Circularity Passport Buildings“, zu entwickeln. Dieser dient dazu, die Umsetzung des Cradle-to-Cradle-Designprinzips in Bezug auf die Innenraumgestaltung zu bewerten. Ziel des Designprinzips ist es, Rohstoffe für Produkte, Prozesse und Gebäude so einzusetzen, dass diese entweder in einem technischen Kreislauf in gleicher Qualität erhalten bleiben oder in einen biologischen Kreislauf zurückgeführt und komplett abgebaut werden können.

Das OETI, Institut fuer Oekologie, Technik und Innovation, kooperiert mit der unabhängigen Plattform "MeineRaumluft".

OETI, führend auf dem Gebiet der Innenraumluft-Zertifizierung in Österreich, will gemeinsam mit MeineRaumluft einen nachhaltigen Beitrag zur Optimierung des Raumklimas leisten. Ab kommenden Herbst setzen sie eine Initiative in Österreich um. Das Hauptziel ist, das Bewusstsein für die Bedeutung der Raumluft als Faktor für Gesundheit und Produktivität in Arbeits- und Büroumgebungen zu stärken. Dies durch Messungen der Innenraumluft, den Austausch von Erkenntnissen sowie praktische Empfehlungen umgesetzt.

OETI verfügt über eine profunde Expertise im Bereich der Innenraumluft-Messungen und -Zertifizierungen. Es ist gemäß ISO 16000 Teil 2, 3, 6, 9 und 11 sowie EN 16516 für Emissionsmessungen akkreditiert. Darüber hinaus setzt OETI mit seiner CLEANAIR Zertifizierung Standards für die Luftqualität in Innenräumen.

Umweltbelastungen durch PFAS gibt es in vielen Böden und Gewässern und damit auch in der Nahrung. Sie zu entfernen ist möglich, aber aufwendig und produziert Sondermüll. Forschenden des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB ist es gelungen, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem PFAS energieeffizient aus kontaminiertem Wasser entfernt werden könnten. Das Projekt AtWaPlas endete am 30. Juni 2023 nach zwei Jahren Forschungsarbeit mit konkret anwendbaren Ergebnissen.

Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen, kurz PFAS (engl.: per- and polyfluoroalkyl substances) kommen in der Natur eigentlich nicht vor. Industriell hergestellt ist diese Gruppe aus mehr als 10 000 Chemikalien in vielen Dingen des Alltags zu finden. Ob in Zahnseide, Backpapier, Outdoorkleidung oder Lösch- und Pflanzenschutzmitteln – überall sorgen PFAS dafür, dass die Produkte wasser-, fett- und schmutzabweisend sind. Sie sind außerordentlich stabil und mittlerweile alleine in Deutschland in Böden, Gewässern und Grundwasser nachzuweisen und damit auch in unserer Nahrung, sie können weder durch Licht, Wasser oder Bakterien abgebaut werden. So reichern sich diese Chemikalien auch im menschlichen Körper an, mit erheblichen gesundheitlichen Auswirkungen, die von der Schädigung von Organen bis hin zu Krebserkrankungen oder Entwicklungsstörungen reichen.

Möglichkeiten, PFAS wieder aus der Umwelt zu entfernen, gäbe es theoretisch schon. Diese sind aber äußerst aufwendig und teuer. Bei einer Filterung durch Aktivkohle beispielsweise werden PFAS zwar gebunden, aber nicht beseitigt, sodass die Überreste im Sondermüll entsorgt bzw. gelagert werden müssen.
Plasma zerstört die Molekülketten der PFAS-Chemikalien

Deshalb haben es sich im Verbundprojekt AtWaPlas (für: Atmosphären-Wasserplasma-Behandlung) Forschende am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik in Stuttgart gemeinsam mit dem Industriepartner HYDR.O. aus Aachen bereits 2021 zur Aufgabe gemacht, ein effizientes, kostengünstiges Verfahren zu entwickeln, um die toxischen Substanzen möglichst vollständig beseitigen zu können. Dabei lag der Part der Forschungsarbeiten beim IGB, die Wasserproben stammten vom Projektpartner, der unter anderem auf Altlastensanierung spezialisiert ist.

Nach zwei Jahren Projektlaufzeit ist es gelungen, ein Verfahren zu erarbeiten, das auf dem Einsatz von Plasma basiert, und mit dem die Molekülketten der PFAS abgebaut werden können – auch bis zur vollständigen Mineralisierung des Umweltgifts.

Plasma ist ein ionisiertes und damit elektrisch äußerst aktives Gas, das die Forschenden durch Anlegen einer Hochspannung in einem zylinderförmigen, kombinierten Glas-Edelstahlzylinder erzeugen. Anschließend wird das kontaminierte Wasser zur Reinigung durch den Reaktor geleitet. In der Plasmaatmosphäre werden die PFAS-Molekülketten aufgebrochen und damit verkürzt. Der Vorgang in dem geschlossenen Kreislauf wird mehrere Male wiederholt, dabei jedes Mal die Molekülketten um ein weiteres Stück verkürzt, so lange, bis sie vollständig abgebaut sind.
Nach wenigen Stunden im Reaktor sind die Gifte abgebaut

Gestartet wurden die Forschungsarbeiten in einem kleinen Laborreaktor mit einem Probenvolumen von einem halben Liter, Erweiterungen folgten. Das Wasser, das für die Tests verwendet wurde, war kein Leitungswasser mit zugesetzten PFAS, sondern „echtes Wasser“ – sogenannte Realproben. Das Wasser stammt aus PFAS-kontaminierten Gebieten, eine Mischung aus verschiedensten Partikeln wie Schwebstoffen und organischen Trübungen. Bereits nach zwei Stunden, in denen die Grundwasserproben durch den Reaktor gepumpt worden waren, konnte ein nennenswerter Abbau der Kohlenstoffkettenlänge beobachtet werden; nach sechs Stunden war die PFAS-Konzentration deutlich verringert, also ein Großteil der Chemikalien aus der Probe entfernt. Dies deckt sich mit Vermutungen, die bereits vor einiger Zeit in der Literatur geäußert wurden.

Mit dem gleichen Aufbau lässt sich die Plasma-Methode auch zur Aufreinigung anderer Wasserverschmutzungen einsetzen, etwa von Medikamentenrückständen, weiteren Industriechemikalien oder Pflanzenschutzmitteln. Untersucht wurde dies in vorangegangenen Projekten WaterPlasma und WasserPlasmax. Auch könnte der Reaktor mit etwas weiterer Entwicklungsarbeit einmal energieeffizient mit Umgebungsluft betrieben werden.

Förderung
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat das Verbundprojekt »AtWaPlas: Aufbereitung und Rückgewinnung PFAS-belasteter Wässer mittels Atmosphären-Wasserplasma-Behandlung«, Förderkennzeichen 02WQ1601B, im Rahmen der Strategie »Forschung für Nachhaltigkeit« (FONA) im Programm »Wasser: N« gefördert.

Durch den Klimawandel steigen die Temperaturen und Unwetter nehmen zu. Vor allem in den Innenstädten werden die Sommer für die Menschen zur Belastung. Durch Nachverdichtung wird zwar bestehende Infrastruktur genutzt und Zersiedelung vermieden, aber es steigt der Anteil an versiegelten Flächen. Das wirkt sich negativ auf Umwelt und Klima aus. Fassadenbegrünungen bringen hier mehr Grün in die Städte. Werden textile Speicherstrukturen eingesetzt, können sie sogar aktiv zum Hochwasserschutz beizutragen. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung (DITF) haben eine entsprechende „Living Wall“ entwickelt.

Die Pflanzen auf den grünen Fassaden werden über ein automatisches Bewässerungssystem mit Wasser und Nährstoffen versorgt. Die „Living Walls“ arbeiten weitgehend autonom. Sensorische Garne erfassen den Wasser- und Nährstoffgehalt. Der Aufwand für Pflege und Wartung ist gering.

Über neuartige hydraulische Textilstrukturen wird die Wasserführung geregelt. Das Pflanzsubstrat aus Steinwolleauf dem die Pflanzen wachsen, verfügt durch seine Struktur über ein großes Volumen auf engem Raum. Je nachdem, wie stark die Niederschläge sind, wird das Regenwasser in einer textilen Struktur gespeichert und später zur Bewässerung der Pflanzen genutzt. Bei Starkregen wird das überschüssige Wasser mit zeitlicher Verzögerung in die Kanalisation eingeleitet. Die an den DITF entwickelten „Living Walls“ helfen auf diese Weise, in nachverdichteten Ballungsräumen die Ressource Wasser effizient zu nutzen.

Im Forschungsprojekt wurde auch die Kühlleistung einer Fassadenbegrünung wissenschaftlich untersucht. Moderne Textiltechnik im Trägermaterial fördert die „Transpiration“ der Pflanzen. Dadurch entsteht Verdunstungskälte und die Temperaturen in der Umgebung sinken.

Zur Arbeit des Denkendorfer Forschungsteams gehörte auch eine Kosten-Nutzen-Rechnung und eine Life-Cycle-Analyse. Auf der Basis der Untersuchungen im Labor und im Außenbereich wurde ein „Grünwert“ definiert, mit dem sich die Wirkung von Gebäudebegrünungen als Ganzes bewerten und vergleichen lassen.

Im Rahmen der diesjährigen ITMA 2023, der internationalen Textilmaschinenausstellung und Plattform für die gesamte Textilmaschinenbranche, die vom 08. bis 14. Juni 2023 in Mailand stattfand, wurde Herr Dipl.-Ing. Philipp Weigel für seine am ITM angefertigte exzellente Studienarbeit "Numerische Simulation des Struktur- und Auszugverhaltensparametrisch generierter profilierter Carbonpolymergarne" mit dem ITMA Sustainable Innovation Award in der Kategrie "Research & Innovation Excellence Award" ausgezeichnet. Er erhielt hierfür den 1. Preis, der mit 10.000 EUR dotiert ist.
 
Die Arbeit ist von großem wissenschaftlichen Interesse für die Entwicklung hochleistungsfähiger, ressourcenschonender Carbonbetonbauteile mit höchster Materialeffizienz und Nachhaltigkeit sowie für die simulative Beschreibung und digitale Auslegung der Bewehrungsstruktur.

CEMATEX-Präsident Ernesto Maurer überreichte das Preisgeld und Urkunde an die glücklichen Gewinner:nnen während der ITMA 2023 in Mailand, Italien.

Der 2. und 3. Preis ging an Absolventen des Instituts für Textiltechnik der RWTH Aachen.

Der ITMA Sustainable Innovation Award wurde von CEMATEX ins Leben gerufen, um die gemeinsamen Anstrengungen der globalen Textilindustrie zur Förderung der Nachhaltigkeit von Unternehmen durch innovative Lösungen und zur Förderung herausragender branchenspezifischer Forschung zu würdigen.
Der Preis umfasst zwei Kategorien: einen Industry Excellence Award für Textil- und Bekleidungshersteller und einen Research & Innovation Excellence Award, der für Master-Studenten offen ist.