Aus der Branche

Wissenschaftsteams des Instituts für Textiltechnik der RWTH Aachen University (ITA) forschen gemeinsam mit Partnern aus der Industrie und außeruniversitären Forschungseinrichtungen gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) an Wegen, die Textilindustrie von fossilen auf biobasierte Rohstoffe, Ausrüstungen sowie neue umweltfreundliche Verfahren umzustellen, um auf diese Weise, die gesamte textile Wertschöpfungskette zu transformieren.

Die Fäden dafür laufen im Innovationsraum BIOTEXFUTURE mit einer Vielzahl an einzelnen Textilforschungsprojekten zusammen. Die enge Verknüpfung von universitärer mit anwendungsnaher Forschung und marktrelevanter Umsetzung mit Wirtschaftsunternehmen soll dazu führen, dass der Textilindustrie die Wende zu einem zukunftsfähigen biobasierten Wirtschaften zielgerichtet gelingen kann.

Erste konkrete Ergebnisse ausgewählter Projekte präsentiert BIOTEXFUTURE auf den Gemeinschaftsstand Bioökonomie des BMBF auf der Hannover Messe (22. bis 26.4.2024) sowie auf der fast zeitgleich stattfindenden Internationalen Leitmesse für technische Textilien und Vliesstoffe, Techtextil, in Frankfurt / Main (23. bis 26.4.2024). Folgende Projekte werden vorgestellt:

• BioTurf: der Kunstrasen der Zukunft ist grün (Hannover Messe / Techtextil)
• CO₂Tex: innovative elastische Garne binden CO₂ (Hannover Messe / Techtextil)
• DegraTex: biologisch abbaubare Geotextilien (Techtextil)
• BioBase: Textilien für Innenräume, Sport, Auto und Technik werden bio (Hannover Messe / Techtextil)

BioTurf: der Kunstrasen der Zukunft ist grün
Die Forscher*innen des Projekts BioTurf arbeiten an der Lösung eines Problems, mit dem hunderte von Städten und Gemeinden konfrontiert sind. Ziel ist es, eine Kunstrasenstruktur aus Bio-Polyethylen (PE) zu entwickeln, das sich qualitativ nicht von erdölbasiertem PE unterscheidet. Diese Monomaterial-Struktur soll ein hochwertiges Materialrecycling ermöglichen. Eine wichtige Basis für die spätere Kreislaufführung des Produktes. Darüber hinaus wird die neuartige Kunstrasenstruktur ohne die Zugabe von Einstreu-Granulat auskommen und damit das aktuelle Mikroplastik-Problem von Kunstrasenplätzen lösen. Es existiert bereits ein BioTurf-Fußballplatz in Aachen als Demonstrationsspielfeld, auf denen Sportler*innen spielen und trainieren, und dadurch die Forscher*innen regelmäßig Rückmeldung bekommen. Man befindet sich in der Phase der Feinjustierung, um das Ziel zu erreichen den Kunstrasen der Zukunft aus 100% biobasiertem Polyethylen herstellen zu können.

CO₂Tex: innovative elastische Garne binden CO₂
Die Textilwissenschaftler*innen des BIOTEXFUTURE Projekts CO₂Tex entwickeln elastische Filament-Garne, in deren Ausgangsmaterial das für die Erderwärmung mitverantwortliche Treibhausgas CO₂ gebunden ist. Gleichzeitig verwenden sie für die Garnherstellung Schmelzspinnprozesse, für die keine giftigen und umweltschädlichen Lösungsmittel notwendig sind. Den Forscher*innen ist es zudem gelungen, die Elastizität der auf thermoplastischen Polyurethanen (TPU) beruhenden Entwicklung für bestimmte Garntypen an das Leistungsvermögen der konventionellen Elastane heranzuschrauben. Das Projekt-Konsortium erwartet, dass für die entwickelten CO₂-haltigen elastischen TPU-Filament-Garne eine Hochskalierung der Produktionsprozesse auf eine massentaugliche Fertigung im Industriemaßstab in absehbarer Zeit möglich sein wird. Dabei hält das CO₂Tex-Team vergleichbare Herstellungskosten wie bei konventionellen Garnen sowie leichte Vorteile bei der Energiebilanz gegenüber bestehenden Prozessen für möglich.

DegraTex: biologisch abbaubare Geotextilien
Das Ziel von DegraTex ist die Entwicklung biobasierter, abbaubarer Geotextilien für kurzfristige Anwendungen wie die zeitlich begrenzte Sicherung von Erdstrukturen oder für den Vegetationsschutz. Die Materialien erfüllen ihre Funktion, bis sie von natürlichen Komponenten, wie z.B. bodenstabilisierenden oder bodendeckenden Pflanzen, übernommen werden oder simpel einfach nicht mehr benötigt werden. Es geht darum, konventionelle, erdölbasierte Geotextilien in technisch und ökologisch sinnvollem Rahmen durch biobasierte und abbaubare Produktlösungen zu ersetzen. Das Forschungsteam des ITA hat bereits erste Demonstratoren auf Basis von Biopolymeren im Außeneinsatz.

BioBase: Textilien für Innenräume, Sport, Auto und Technik werden bio
Im BioBase-Projekt wird die gesamte textile Wertschöpfungskette der jeweiligen Produkte abgebildet und in jedem Prozessschritt der technologische Reifegrad für die industrielle Produktion von biobasierten und nachhaltigen Chemiefasern schrittweise erhöht. Zunächst entstehen hierbei in Kooperation zwischen den Forschungseinrichtungen und Industriepartner*innen industriell gefertigte Anschauungsmodelle (Demonstratoren), die das Potenzial der am Markt verfügbaren biobasierten Polymere demonstrieren sollen. Die Herstellung der Polymere, Garne und textilen Flächen, orientiert sich sehr anwendungsbezogen an den existierenden technischen Anforderungen in den unterschiedlichen Industrie-Sektoren.
Das Team in Aachen beschäftigt sich mit der Herstellung von Chemiefasergarnen und betrachtet dabei die Arbeitsschritte Schmelzspinnen und Texturieren der Wertschöpfungskette und teilweise auch die Flächenherstellung. Die Forschungen zeigen, dass biobasierte Polymere existieren, die auf bestehenden Anlagen entlang der textilen Prozesskette bis zum Demonstrator verarbeitbar sind, wobei die Garn- und Textileigenschaften je nach Anforderungsprofil angepasst werden können.

Die „Cellulose Fibre Conference 2024“, die am 13. und 14. März in Köln stattfand, zeigte die Innovationskraft der Zellulosefaserindustrie. Mehrere Projekte und Scale-ups für Textilien, Hygieneprodukte, Bauwesen und Verpackungen zeigten das Wachstum und die vielversprechende Zukunft dieser Industrie, die durch politische Rahmenbedingungen zur Reduzierung von Einwegkunststoffprodukten, wie z. B. die Single-Use Plastics Directive (SUPD) in Europa, unterstützt wird.

40 internationale Referenten und Referentinnen stellten die neuesten Markttrends ihrer Branchen vor und zeigten das Innovationspotenzial von Zellulosefasern auf. Führende Experten und Expertinnen präsentierten neue Technologien für das Recycling zellulosischer Rohstoffe und gaben Einblicke in die Praxis der Kreislaufwirtschaft in den Bereichen Textil, Hygiene, Bau und Verpackung. Auf alle Vorträge folgten spannende Podiumsdiskussionen mit reger Publikumsbeteiligung und zahlreichen Fragen und Kommentaren aus dem Publikum in Köln und online. Für die 214 Teilnehmenden und 23 Aussteller aus 27 Ländern war die Zellulosefaser-Konferenz einmal mehr eine hervorragende Gelegenheit zum Netzwerken. Die jährlich stattfindende Konferenz ist ein einzigartiger Treffpunkt für die globale Zellulosefaserindustrie.

Bereits zum vierten Mal verlieh das nova-Institut im Rahmen der Zellulosefaser-Konferenz den Preis „Cellulose Fibre Innovation of the Year“. Mit dem Innovationspreis werden Anwendungen und Innovationen ausgezeichnet, die wegweisend für den Übergang der Industrie zu nachhaltigen Fasern sind. Es war ein enges Rennen unter den Nominierten – „The Straw Flexi-Dress“ von DITF & VRETENA (Deutschland), eine textile Zellulosefaser aus ungebleichtem Strohzellstoff, ist die siegreiche Zellulosefaser-Innovation 2024, gefolgt von HONEXT (Spanien) mit „HONEXT® Board FR-B (B-s1, d0)“ aus Faserabfällen der Papierindustrie, während TreeToTextile (Schweden) mit einer neuen Generation von bio-basierten und ressourceneffizienten Fasern den dritten Platz belegte.

Im Vorfeld der Veranstaltung hatte der Konferenzbeirat sechs Innovationen für den Preis nominiert. Die Nominierten lieferten sich ein Kopf-an-Kopf-Rennen, als die Gewinner am ersten Konferenztag in einer Live-Abstimmung durch das Publikum gewählt wurden.

Erster Platz
DITF & VRETENA (Deutschland): The Straw Flexi-Dress: Design trifft Nachhaltigkeit
Das Flexi-Dress-Design wurde durch die natürliche goldene Farbe und den seidigen Griff von HighPerCell® (HPC)-Filamenten inspiriert, die auf ungebleichtem Strohzellstoff basieren. Diese Zellulosefilamente werden mit einer umweltfreundlichen Spinntechnologie in einem geschlossenen Produktionsprozess hergestellt. Die Designentscheidungen konzentrierten sich auf die emotionale  Verbindung und Verbundenheit mit dem HPC-Material, um ein lokales und zirkuläres Modeprodukt zu schaffen. Flexi-Dress ist als vielseitiges Strickkleidungsstück konzipiert – von der Arbeit bis zur Straße – das als Kleid getragen, aber auch in zwei Teile geteilt werden kann – separat als Oberteil und als gerader Rock. Das Oberteil kann auch mit einem V-Ausschnitt vorne oder hinten getragen werden. Die Struktur des HPC-Textilgestricks wurde als wichtig für den Komfort und die emotionalen Eigenschaften erachtet.

Zweiter Platz
Honext Material (Spanien): HONEXT® Board FR-B (B-s1, d0) – Flammenhemmendes Wandpaneel aus recycelten Faserabfällen aus der Papierindustrie
HONEXT® FR-B board (B-s1, d0) ist eine flammenhemmende Platte, die zu 100 % aus upcycelten Industrieabfällen der Papierindustrie hergestellt wird. Dank Innovationen in der Biotechnologie wird Papierschlamm – der bisher „wertlose“ Rückstand aus der Papierherstellung – zu einem vollständig recycelbaren Material aufbereitet, und zwar ohne den Einsatz von Harzen. Diese leichte und einfach zu handhabende Platte zeichnet sich durch eine hohe mechanische Leistung und Stabilität sowie eine geringe Wärmeleitfähigkeit aus und eignet sich daher perfekt für verschiedene Anwendungen in allen Innenräumen, in denen der Brandschutz eine wichtige Rolle spielt. Das Material ist ungiftig und enthält keine flüchtigen organischen Verbindungen (VOC), was sowohl für die Menschen als auch für die Umwelt sicher ist. Als nachhaltiges und gesundes Material für Bauten erreicht es Cradle-to-Cradle Certified GOLD und Material Health Certificate™ Gold Level Version 4.0 mit einem kohlenstoffnegativen Fußabdruck. Außerdem ist das Produkt nach dem Product Environmental Footprint verifiziert.

Dritter Platz
TreeToTextile (Schweden): Eine neue Generation von bio-basierten und ressourceneffizienten Fasern
TreeToTextile hat eine einzigartige, nachhaltige und ressourceneffiziente Faser entwickelt, die es auf dem Markt noch nicht gibt. Sie hat einen natürlichen, trockenen Griff, der dem von Baumwolle ähnelt, einen halbmatten Glanz und einen hohen Faltenwurf wie Viskose. Sie basiert auf Zellulose und hat das Potenzial, Baumwolle, Viskose und Polyester als Einzelfaser oder in Mischungen zu ergänzen oder, je nach Anwendung, zu ersetzen.
Die TreeToTextile Technology™ hat einen geringen Bedarf an Chemikalien, Energie und Wasser. Laut einer von Dritten durchgeführten Ökobilanz hat die TreeToTextile-Faser eine Klimawirkung von 0,6 kg CO2 eq/Kilo Faser. Die Faser wird aus bio-basierten und rückverfolgbaren Ressourcen hergestellt und ist biologisch abbaubar.

Die nächste Cellulose Fibres Conference findet am 12. und 13. März 2025 statt.

Im Februar fand im Sächsischen Textilforschungsinstitut e. V. (STFI) in Chemnitz das Abschlussmeeting des Verbundprojekts „TRICYCLE – Entwicklung und Konzeptionierung eines SmartERZ Smart Composites Recycling Centers“ statt. TRICYCLE ist ein Projekt des disziplinübergreifenden Innovationsvorhaben SmartERZ aus dem Erzgebirge, welches durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Programm „WIR! – Wandel durch Innovation in der Region“ gefördert wird. SmartERZ ist ein branchenübergreifendes Technologiebündnis zur Entwicklung von funktionsintegrierten Faserverbundwerkstoffen.

Im Vorhaben wurde ein technologisches Recyclingkonzept für die zukünftig entstehenden smarten Produkte sowie die in der Produktion entstehenden Abfälle in der Region entwickelt. Ziel war die Entwicklung standardisierter, skalierbarer Verfahren, mit größtmöglichem Automatisierungsgrad unter Einhaltung der geltenden Gesetze, Verordnungen und Normen. Das Projekt lief vom 01.09.2021 bis 31.12.2023. Im Abschlussmeeting einer 28-monatigen Projektarbeit wurden den Teilnehmenden die Ergebnisse vorgestellt. Die Arbeit beinhaltet das Centerkonzept sowie eine Datenerhebung zu potenziell regional verfügbaren Mengen und anschließenden Verwertungsoptionen sowie die Entwicklung gewisser Designrichtlinien für das Recycling.

Eingegossen in die bestehenden Strukturen der SmartERZ Region und darüber hinaus, ist das Konzept für ein Center entstanden, welches als eine Art Drehkreuz für regionale Abfälle rund um diese Thematik fungieren soll. Darüber können Abfallströme gesammelt, erstbehandelt und für das rohstoffliche Recycling vorbereitet werden. Die Erstbehandlung schließt Technologien der Qualitätskontrolle/Qualitätsmanagement, Zerkleinerung, Pelletierung und Kompaktierung ein. Über dieses Drehkreuz sollen auch Kleinstmengen wirtschaftlich attraktiven Verwertungswegen und einer Weiterverwendung zugänglich gemacht werden.

Neben der stofflichen Vernetzung beinhaltet das Konzept für das Recycling Center die Voraussetzungen um als Vernetzungsstelle rund um die Thematik (textiler) Kreislaufwirtschaft zu fungieren. Unternehmen, Forschung, Lehre und öffentliche Einrichtungen können und sollen in Diskurs treten, um die bestmöglichen Verwertungsoptionen für entsprechende Abfälle zu finden, aber auch die Vermeidung und Wiederverwendung von Abfällen voranzutreiben, langlebige Produkte zu schaffen und Wissen zu teilen.

Die Projektpartner stimmen überein, dass nun nach Wegen gesucht werden muss, um das entstandene Konzept umzusetzen. Zusätzlich bahnen sich bereits Kooperationen mit anderen Forschungsvorhaben an. Johannes Leis als Projektleiter TRICYCLE und Dr. Stefan Minar seitens des Projekts WIRreFa sehen nun die Chance, gar die Notwendigkeit, die offensichtlichen Schnittstellen beider Projekte so schnell wie möglich zusammenzubringen. Vielleicht noch während der zweiten Phase des Projektes WIReFa.

87 Prozent des weltweiten Textilabfalls in der Bekleidungsindustrie landen auf Deponien oder werden verbrannt. Von den 13 Prozent, die noch mechanisch weiterverarbeitet werden, enden die meisten Alttextilien als Dämmmaterial (Downcycling). Nicht einmal ein Prozent werden zu hochwertigen Fasern aufbereitet, aus denen wieder neue Kleidung entsteht.
 
Gemeinsam mit Bache Innovative als Antragstellerin hat die Hochschule Niederrhein (HSNR) ein großes Forschungsprojekt gestartet: „KnitCycle – kreislaufgerechte Produktentwicklung für Flachstricktextilien“. Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) fördert das Vorhaben für zwei Jahre mit insgesamt rund 290.000 Euro, davon fließen 225.000 Euro an die HSNR.
 
Wo Textilabfall recycelt und damit in den Kreislauf zurückgeführt werden kann, muss auch weniger entsorgt werden. Werden Produktionsabfälle und -überhänge vernichtet, ist das nicht nur teuer für die Unternehmen. Für die Herstellung neuer Kleidung müssen auch wieder neue Fasern erzeugt werden. Je nach Faserstoff kommt es dabei zu großem Wasserverbrauch, starkem Pestizid- und Düngemitteleinsatz sowie langen Transportwegen mit hohen CO2-Emissionen.  
 
Die Projektpartner erarbeiten ein Konzept, mit dem gestrickte Produkte so entwickelt werden können, dass sie sich am Produktlebensende durch ein Faser-zu-Faser-Recycling zu hochwertigen Fasern neu aufbereiten lassen. Aus diesen Fasern kann anschließend neues, industriell verarbeitbares Garn für Bekleidung hergestellt werden, das im Idealfall später abermals recycelt werden kann.
 
Unter dem Motto „Design for Recycling“ analysieren die Partner, welche Faktoren und Verfahren am besten geeignet sind, Textilien schon bei ihrer Entstehung so zu planen, dass sie am Produktlebensende optimal recyclingfähig sind. Gleichzeitig dürfen sich Ästhetik, Qualität und Langlebigkeit der Produkte nicht verschlechtern. Die Frage ist also: Welche Parameter im mechanischen Recycling werden benötigt und welche Produkteigenschaften erzielen das beste kreislauffähige Ergebnis?
 
„KnitCycle“ konzentriert sich auf Pulloverwaren und Produkte, die auf Flachstrickmaschinen endformgerecht in Deutschland produziert werden. Dafür liefert und produziert die auf 3D-Strickwaren spezialisierte Firma Bache Innovative eigenes Abfall- und Forschungsmaterial.
 
Unterstützung mit Experten-Knowhow gibt es auch von TURNS Faserkreisläufe. Dieses Unternehmen stellt recycelte Garne aus verschiedenen gebrauchten, ausrangierten Alttextilien her.
 
Die Faser-zu-Faser-Recycling-Versuche finden am hochschuleigenen Forschungsinstitut für Textil und Bekleidung (FTB) statt. Dazu schafft die HSNR von dem Fördergeld eine Reißmaschine für das Textilrecycling an. Hiermit werden vor Ort die optimalen Prozessparameter für das Recycling der jeweiligen Produkttypen ermittelt. Die in diesem Prozess gewonnenen Reißfasern werden dann u.a. mit Unterstützung der Firma Textechno H. Stein GmbH & Co. KG aus Mönchengladbach analysiert und bewertet.

Mittels unterschiedlicher Aufbereitungs- und Spinnverfahren werden aus den Reißfasern anschließend neue Garne hergestellt. Die Forschenden testen, wie sich die Fasern wiederverspinnen lassen – auch in Kombination mit anderen Naturfasern, um mit möglichst hochwertigen neuen Produkten den Produktkreislauf zu schließen.

An Labor-Strickmaschinen erzeugt das FTB-Team erste 2D-Strickproben. Die finalen Strickprodukte aus den recycelten Garnen stellt der Kooperationspartner Bache Innovative her. 

Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) haben mit Unterstützung des Landes Baden-Württemberg ihr Schmelzspinntechnikum modernisiert und maßgeblich erweitert. Die neue Anlage ermöglicht Forschung an neuen Spinnverfahren, Faser-Funktionalisierungen, und an nachhaltigen Fasern aus bioabbaubaren und biobasierten Polymeren.

Im Bereich Schmelzspinnen bearbeiten die DITF mehrere Forschungsschwerpunkte, zum Beispiel die Entwicklung von verschiedenen Fasern für medizinische Implantate oder von Fasern aus Polylactid, einem nachhaltigen biobasierten Polyester. Weitere Schwerpunkte sind die Entwicklung flammhemmender Polyamide und ihre Verarbeitung zu Fasern für Teppich- und Automobil-Anwendungen sowie die Entwicklung von Carbonfasern aus schmelzgesponnenen Präkursoren. Neu ist auch die Entwicklung einer biobasierten Alternative zu erdölbasierten Polyethylenterephtalat (PET)-Fasern zu Polyethylenfuranoat (PEF)-Fasern. Die Bikomponentenspinntechnik, bei der die Fasern aus zwei verschiedenen Komponenten hergestellt werden können, nimmt dabei einen besonderen Stellenwert ein.

Seit vor mehr als 85 Jahren Polyamid (PA) und viele andere Polymere entwickelt wurden, haben verschiedene schmelzgesponnene Fasern die textile Welt revolutioniert. Im Bereich der Technischen Textilien übernehmen sie vielfältige Funktionen: sie können – je nach der genauen Beschaffenheit – zum Beispiel elektrisch leitfähig oder lumineszent sein. Sie können über antimikrobielle Eigenschaften verfügen sowie flammhemmend sein. Sie eignen sich für den Leichtbau, für Anwendungen in der Medizin oder für die Dämmung von Gebäuden.

Um die Umwelt und Ressourcen zu schützen, sollen zukünftig einerseits mehr biobasierte Fasern eingesetzt werden und andererseits die Fasern nach der Nutzung besser rezykliert werden können. Hierzu forschen die DITF an nachhaltigen Polyamiden, Polyestern und Polyolefinen sowie an vielen weiteren Polymeren. Viele 'klassische', also erdölbasierte, Polymere können nach der Anwendung nicht oder nur unzureichend in ihre Bestandteile aufgelöst oder direkt rezykliert werden. Ein wichtiges Ziel neuer Forschungsarbeiten ist es deshalb, systematische Recycling-Methoden zu möglichst hochwertigen Fasern weiter zu etablieren.

Für diese Zukunftsaufgaben wurde im Januar an den DITF eine Bikomponenten-Spinnanlage der Firma Oerlikon Neumag in einer industriellen Größenordnung aufgebaut und in Betrieb genommen. Das BCF-Verfahren (bulk continuous filaments) erlaubt eine spezielle Bündelung, Aufbauschung und Verarbeitung der (Multifilament-) Fasern. Dieses Verfahren ermöglicht die großskalige Synthese von Teppichgarnen sowie die Stapelfaserproduktion, ein Alleinstellungsmerkmal in einem öffentlichen Forschungsinstitut. Ergänzt wird die Anlage durch ein sogenanntes Spinline-Rheometer. Damit können eine Reihe an messspezifischen chemischen und physikalischen Daten online und inline erfasst werden, was zum erweiterten Verständnis der Faserbildung beitragen wird. Außerdem wird ein neuer Compounder für die Entwicklung von funktionalisierten Polymeren und für das energiesparende thermomechanische Recycling von Textilabfällen eingesetzt.

Auf der diesjährigen JEC World zeigt das STFI Highlights aus dem Carbonfaserrecycling sowie einen neuen Ansatz von hanfbasierten Bastfasern, die als Bewehrung im Leichtbau vielversprechende Eigenschaften mitbringen.

Grünes Snowboard
Auf der JEC World in Paris vom 5. bis 7. März 2024 zeigt das STFI ein Snowboard der Firma silbaerg GmbH mit patentiertem anisotropen Kopplungseffekt aus Hanf und recycelten Carbonfasern mit biobasiertem Epoxidharz. An der Entwicklung des Boards waren neben silbaerg und STFI auch die Partner Circular Saxony - das Innovationscluster für die Kreislaufwirtschaft sowie FUSE Composite und die bto-epoxy GmbH beteiligt. Das grüne Snowboard wurde mit JEC Innovation Award 2024 in der Kategorie „Sport, Freizeit und Erholung“ ausgezeichnet.

VliesComp
Rezyklate in verschiedenen Leichtbaulösungen wieder in den Markt zu bringen, ist das Ziel der im Projekt VliesComp vereinigten Industriepartner Tenowo GmbH (Hof), Siemens AG (Erlangen), Invent GmbH (Braunschweig) und STFI. Beispielhaft wurden dabei unter anderem die Anwendungsfelder „Innovative E-Maschinenkonzepte für die Energiewende“ und „Innovative E-Maschinenkonzepte für die E-Mobilität“ betrachtet. Gezeigt wird auf der JEC World in Paris ein Leichtbaulagerschild für E-Motoren, das auf Basis von Hybridvliesstoffen – einer Mischung aus thermoplastischer Faserkomponenten und recycelter Verstärkungsfasern – sowie auch Vliesstoffen mit 100 % recycelten Verstärkungsfasern hergestellt wurde. Das Lagerschild wurde schlussendlich mit einem Rezyklatanteil von 100 % gefertigt. Die Untersuchungen ergaben, dass im Vergleich zur Variante aus Primärkohlenstofffasern im RTM-Verfahren eine Reduzierung des CO₂-Äquivalents um 14 % bei gleicher Leistung möglich ist. Die Berechnung zur Verwendung des Prepreg-Verfahrens unter Nutzung eines Bioharzsystems zeigt ein Potenzial zur Reduzierung des CO₂-Äquivalents um fast 70 %.

Bastfaserbewehrung
Zur Stabilitätserhöhung im Pflanzenstängel bilden sich im Rindenbereich Bastfasern aus, die den Stengel stützen, aber im Gegensatz zum starren Holz sehr flexibel aufgebaut sind und es ermöglichen, dass schlanke, hohe Pflanzen sich im Wind bewegen können, ohne zu brechen. Ein neues Verfahren gewinnt die Bastrinde des Hanfes durch Schälen. Die daraus erzielten Kennwerte, wie Zug-E-Modul, Bruchkraft und Dehnung, sind vielversprechend im Vergleich mit den am Markt verfügbaren Endlosrovingen aus Flachs. Das Material könnte als Bewehrung im Leichtbau seine Anwendung finden. Das STFI stellt zur JEC World Bewehrungsstäbe aus, die im Pultrusionsverfahren auf Basis biobasierter Bewehrungsfasern aus Hanfbast für mineralische Matrices, zu einem Gewirke verarbeitet wurden.

Wie unterscheiden sich Wiederverwendung und Recycling? Wie ist der deutsche Begriff Mehrweg zu verwenden, wie grenzt er sich von Einweg ab? Für welche Bewertung sind Wiedereinsatzquoten sinnvoller als Recyclingquoten? Antworten auf diese nicht zuletzt durch die PPWR (Packaging & Packaging Waste Regulation der EU) aufgeworfenen Fragen und kurze Erläuterungen zu Begrifflichkeiten der Kreislaufführung von Verpackungen liefert das neue auf Deutsch und Englisch erschienene »Mehrweg-Glossar/Glossary on Reuse«. Das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT und das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML erstellten dies im Auftrag der Stiftung Initiative Mehrweg, um Klarheit in die oft nicht trennscharfen Begrifflichkeiten rund um Wiederverwendung und die Circular Economy zu bringen.

Das rund 40 Seiten umfassende, zweisprachige Glossar hat das Ziel, Beschreibungen und Vergleiche im Bereich der wiederverwendbaren und rezyklierbaren Verpackungssysteme zu schärfen. Das Werk soll als Arbeitshilfe dienen, um die Kommunikation zwischen Wissenschaft, Politik, Unternehmen und Verbraucher*innen zu erleichtern. Begrifflichkeiten wie Recycling, Reutilization, Einweg, Mehrweg oder Recyclingquoten sind omnipräsent, jedoch nicht immer trennscharf definiert. Beispielsweise werden Wiederverwendung und Recycling manchmal als konkurrierende Verfahren angesehen, manchmal fungiert Recycling als Oberbegriff, manchmal Wiederverwendung. »In diesem Glossar betrachten wir die Wiederverwendung als zerstörungsfreie Kreislaufführung, d.h. das Objekt und seine Form bleiben erhalten, während das Recycling einen zerstörenden Aufbereitungsprozess beschreibt, bei dem es vor allem um den Stofferhalt geht«, gibt Jürgen Bertling von Fraunhofer UMSICHT und Mitautor des Glossars einen Einblick.

Das Glossar ist in vier Kapitel unterteilt: Zunächst erläutert das Autorenteam relevante Aspekte für den Vergleich von Verpackungssystemen, das nächste Kapitel enthält Übersichtsgrafiken zu Verpackungstypen in Abhängigkeit ihrer Kreislauffähigkeit und eine schematische Darstellung verbundener Kreisläufe. Die Definitionen aller relevanten Begrifflichkeiten wie z. B. Wiederverwendung und Weiterverwendung sowie eine Abgrenzung und Einordnung der im Deutschen verwendeten Begrifflichkeiten Einweg und Mehrweg finden sich im dritten Kapitel. Das Glossar schließt mit einem Kapitel zu Formeln und Formelzeichen für Berechnungen, die zu einer möglichst allgemeinverständlichen Schreibweise in wissenschaftlich-technischen Analysen beitragen sollen.

Das Glossar ist frei zugänglich und kann unter diesem Link heruntergeladen werden.

Ökobilanzierungen dienen oftmals als Entscheidungsgrundlage für die Auswahl von umweltfreundlichen Verfahren, Einsatzstoffen oder Dienstleistungen beim Kunststoffrecycling. Doch wie sieht eine vergleichbare und transparente ökologische Bewertung aus, die unterschiedlichen Ansprüchen gerecht wird? Fraunhofer CCPE Forschende haben zehn Herausforderungen und zehn Anforderungen herausgearbeitet, die Vergleichbarkeit und Transparenz bei der ökologischen Bewertung des Kunststoffrecycling erhöhen.

Mit Ökobilanzstudien lassen sich nicht nur Produkte und Dienstleistungen über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg bewerten, sondern es können auch verschiedene Recyclingverfahren und recycelter Kunststoff mit Neuware verglichen werden. Die Ergebnisse dienen als Entscheidungsgrundlage bei der Auswahl der Optionen mit den geringsten Umweltwirkungen. Die grundlegende Vergleichsgröße in jeder Ökobilanz ist die funktionelle Einheit. Alle Umweltwirkungen werden auf diese Größe bezogen. Das Recycling von Kunststoffen erfüllt immer mehrere Funktionen wie die ordnungsgemäße Behandlung von Abfällen und die Bereitstellung neuer Ressourcen für weitere Produkte. Der Umgang mit dieser Multifunktionalität in der Ökobilanzierung des Recyclings wird seit langem ohne Konsens diskutiert.

Die Fraunhofer CCPE-Forschenden möchten mit ihrem gerade erschienenen Positionspapier diese Herausforderungen und Anforderungen verdeutlichen, die bei der Bewertung und dem Vergleich von Kunststoffrecyclingaktivitäten bestehen. Der Fokus liegt auf der Unterscheidung zwischen den Funktionalitäten der Abfallbehandlung und Materialbereitstellung. »Wir wollen mit dem Positionspapier Raum für einen offenen und transparenten Austausch zwischen Wissenschaft, Industrie und Politik eröffnen, um Entscheidungen auf Basis des ökologischen Vergleichs verständlich und belastbar zu gestalten«, so Anna Kerps, Initiatorin des Positionspapiers und wissenschaftliche Mitarbeiterin des Fraunhofer CCPE.

Die Autor*innen weisen darauf hin, dass vergleichende Ökobilanzen zudem von verschiedenen Randbedingungen und Annahmen abhängen. Die Prüfung logischer Widersprüche in den Annahmen ist eine Hauptanforderung für aussagekräftige Vergleiche. Inkonsistente Ökobilanzstudien führen oft zu Fehlinterpretationen. Weitere Herausforderungen sehen sie im Umgang mit den verschiedenen Technologierouten und -skalen sowie der Komplexität von Recyclingrouten gemischter Abfälle. Unterschiedliche Abfallherkünfte und mitgesammelte Störstoffe beeinflussen die Qualität der Rezyklate – und müssen in der Bilanzierung berücksichtigt werden.

Weiterhin ist es auf methodischer Ebene wichtig, Modellierungsansätze in Bezug auf Multifunktionalität und Systemgrenzen zu verbessern. Der Vergleich verschiedener Recyclingverfahren und von Neuware mit Rezyklat ist herausfordernd, da sie unterschiedliche Funktionalitäten haben. Insgesamt fehlt es bisher an einem methodischen Konsens, um robuste und vergleichbare Ökobilanz-Ergebnisse zu erhalten.

Textile Bodenbeläge mit Flammschutzmitteln verringern das Risiko eines Brandes. In gewerblichen Gebäuden werden derartige Bodenbeläge in großen Mengen verbaut. Das Recycling dieser Materialien ist jedoch schwer umzusetzen, denn die Bodenbeläge bestehen aus mehreren miteinander verbundenen Schichten und die etablierten Flammschutzmittel sind meist ökologisch problematisch. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung (DITF) und das Institut für Bodensysteme (TFI) haben ein Konzept entwickelt, das den Anteil an Flammschutzmitteln in den Teppichgarnen vermindert – bei gleichbleibend hohem Flammschutz. Die Struktur des textilen Erzeugnisses ist für das Materialrecycling optimiert.
 
Der neuartige textile Bodenbelag besteht aus schwer entflammbarem Polyamid 6 (PA6) und wird vollständig rezyklierbar sein.
 
Das PA6 wurde mit einer intrinsischen Flammhemmung ausgerüstet. Das bedeutet, dass die flammhemmende Chemikalie, in diesem Fall eine Phosphorverbindung, nicht etwa auf die Oberfläche der Fasern aufgebracht wird, sondern chemisch an die Molekülstruktur des PA6 gebunden ist. Dadurch ist der Flammschutz dauerhaft und kann weder ausgewaschen noch in die Umgebung freigesetzt werden. Das Konzept des intrinsischen Flammschutzes ist nicht neu. Es wurde schon vor rund zehn Jahren an den DITF entwickelt, konnte inzwischen aber optimiert werden: Die im aktuellen Forschungsprojekt verwendeten Polyamide wurden hinsichtlich ihrer Viskosität und ihres Phosphorgehaltes genau eingestellt. Dadurch wurden die beiden schwer miteinander vereinbaren Anforderungen hinsichtlich Verspinnbarkeit und gleichzeitig hohem Flammschutz vollständig erfüllt.
 
Zu Fasern gesponnen wird das neuartige Material auf einer Biko-Spinnanlage in den Technika der DITF. In ihr entstehen Bikomponenten-Fasern. Diese haben einen Kern aus herkömmlichem Polyamid und einen Mantel aus PA6 mit hochkonzentriertem Flammschutz. Die Kern- und Mantel-Komponenten der Fasern ergänzen sich perfekt: Der Faserkern sorgt für eine technisch gute Verspinnbarkeit und ausreichende Festigkeit der Fasern. Die Faserhülle hingegen hat den Flammschutz dort, wo Temperatur und Flammen angreifen: auf der Oberfläche der Faser. Der Phosphoranteil von rund 0,2 Gewichtsprozent ist dabei so eingestellt, dass der Fasermantel nicht brennbar ist. Als Nebeneffekt wird das Garn kostengünstiger herstellbar, da das hochpreisige Flammschutzmittel nur in einen Teil des Faservolumens eingebracht wird. Flammtests in den DITF-Laboren verifizieren die flammhemmende Wirkung und tragen dazu bei, den optimalen Gehalt an Flammschutzmittel zu ermitteln.  
 
Der zweite Teilaspekt des Forschungsvorhabens behandelt die Herstellung und Rezyklierbarkeit des textilen Bodenbelags. Hier geht es um die sortenreine Trennung der flammhemmend ausgerüsteten Oberschicht des Bodenbelags vom textilen Rücken und den Nachweis, dass die Materialien voll rezyklierbar und damit kreislauffähig sind.  
 
Aus den an den DITF hergestellten Polymeren und Biko-Garnen entwickelt der Projektpartner TFI den textilen Bodenbelag mit einer Oberschicht aus flammhemmend modifiziertem Mulitifilamentgarn und dem textilen Rücken. Die Rückenbeschichtung ist so beschaffen, dass eine thermische Trennung des Rückens von der flammhemmenden Oberschicht möglich ist. Dafür verwendet man Hotmelt-Klebstoffe, deren Brennbarkeit ebenfalls berücksichtigt wird. Das TFI ermittelt dabei auch die Brandeigenschaften der textilen Erzeugnisse. Die Trennbarkeit von Oberschicht und Rücken wird in Laborversuchen verifiziert.

Die Kunststoffrecyclingunternehmen kämpfen mit existenzbedrohenden Herausforderungen, so bvse-Vizepräsident Dr. Herbert Snell auf der 6. Konferenz Verpackungsrecycling, einer Veranstaltung von AGVU, BDE und bvse, am 5. Dezember in Berlin.

In einer Umfrage unter den im bvse organisierten Kunststoffrecyclingunternehmen gaben 30 % an, dass sie ihre wirtschaftliche Situation als mangelhaft oder ungenügend einschätzen. 25 % der Unternehmen erwarten keine Verbesserung ihrer Situation im neuen Jahr.

Die hohen Energiekosten treffen die Recyclingbranche stark. In den letzten beiden Jahren mussten die Unternehmen eine 60%ige Energiekostensteigerung verkraften. Die Rezession und die damit verbundene Konsumzurückhaltung in Deutschland trifft die Branche ebenso.

Die Kunststoffrecyclingunternehmen bewegen sich in einem Markt mit fixen bzw. steigenden Kosten auf der Beschaffungsseite: Sammlung, Sortierung und massiv steigenden Prozesskosten.

"Auf der Absatzseite kämpfen wir mit dem Problem, dass die Absatzpreise für Recyclate massiv eingebrochen sind. Zum Beispiel PP Copolymer, schwarz, laut Kunststoff Information von Juni/Juli letzten Jahres um 36 % bis letzten Monat oder klare PET Flakes von August 22 um 42 % zum November 23", führte Snell in Berlin aus.

Die Neuwarepreise richten sich nach Angebot und Nachfrage der kunststoffverarbeitenden Industrie sowie nach Kosten für Energie und Rohstoffe. Fehlende Nachfrage, wie zurzeit weltweit, führt zu einem Verfall der Neuwarepreise.

Momentan tobe ein brutaler Preiskampf zwischen Neuware und Kunststoffrecyclaten. Der Absatz von Mahlgütern, Regranulaten und Compounds stocke. Die Kunststoffrecycler laufen im Input mit Verarbeitungsware voll und finden für ihre Produkte im Warenausgang keine Abnehmer.

Auf die Frage, wann rechnen die Kunststoffrecycler damit, dass sich der Recyclat-Absatz wieder bessert, haben 37 % geantwortet, dass sie im nächsten Jahr keine Besserung erwarten. "Das zeigt: Die Branche steht mit dem Rücken zur Wand. Der dauerhafte wirtschaftliche Betrieb der Recyclinganlagen ist kaum noch möglich. Wir sehen eine bedrohliche Situation, die das gesamte Recycling gefährdet", warnte der bvse-Vizepräsident.

Entscheidend für die prekäre Situation ist laut Herbert Snell ein strukturelles Problem, das angepackt werden müsse. Die Jahre 2021 und 2022 hätten gezeigt, dass es nicht an der Qualität oder Verfügbarkeit von Recyclaten liegen kann, denn in diesen Jahren konnten die Kunststoffverarbeiter alles gebrauchen und einsetzen. Die jahrelangen Beschwerden über die Qualität verstummten.

Das strukturelle Problem liegt offensichtlich darin, das Recyclate nicht eingesetzt werden, wenn Neuware preisgünstiger ist.

Allein im zweiten Quartal dieses Jahres ist die Menge der in die EU eingeführten PETs gegenüber dem Vorjahr um 20 % gestiegen, weil PET-Neuware aus dem Ausland billiger ist. Weil der klimaschädliche CO2-Rucksack, der bei der Produktion von Kunststoffneuware entsteht, bei der Preisbildung völlig außen vor bleibt – erst recht bei der importierten Neuware.

Der CO₂-Rucksack von Recyclaten ist im Verhältnis zur Neuware um 1,5 bis 3,2 t leichter pro Tonne Kunststoff. Vereinfacht gesagt, für die Herstellung von Recyclaten wird nur die Hälfte an Energie genutzt wie für Neuware. Würde diese positive Klimabilanz eingerechnet werden, könnte eine Parität zwischen Recyclaten und aus fossilen Rohstoffen gewonnenen Kunststoffen hergestellt werden. "Wir sind uns deshalb mit vielen Akteuren einig, dass eine angemessene CO₂-Bepreisung als wirksames marktwirtschaftliches Instrument das dringend benötigte Level-Playing Field schaffen kann", erklärte der bvse-Vizepräsident.

Wenn mehr Recyclate und weniger Kunststoffneuware eingesetzt würden, reduzierten sich die CO₂-Emissionen. Wer darauf aus Kostengründen verzichte, dürfe nicht belohnt, sondern müsse mit einem deutlichen Preisaufschlag sanktioniert werden.

Der Gesetzgeber, ob in Berlin oder in Brüssel, sei aufgefordert, das Ziel einer echten Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe beizubehalten, ohne die Wettbewerbsfähigkeit und Widerstandsfähigkeit der Märkte zu gefährden.

Es müssen, so der Verband, die notwendigen Anreize gesetzt werden, die auf die gesamte Wertschöpfungskette abzielen, um Investitionen in Recyclingkapazitäten und technologische Entwicklungen voranzutreiben. Zu diesem Zweck müssen die Stärkung der Recycling- und Recyclateinsatzziele, die Förderung von Design-for-Recycling und die Bewältigung verbleibender Herausforderungen in der Abfallwirtschaft, z. B. die Qualität der dem Recycling zur Verfügung gestellten Rohstoffe, wie z. B. aus den dualen Systemen, ganz oben auf der politischen Agenda stehen.