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BioTurf Bild TFI - Institut für Bodensysteme an der RWTH Aachen e.V.
BioTurf
01.07.2024

Aachen researchers develop sustainable artificial turf

The current European Football Championships 2024 in Germany will be played on natural turf, which is very costly to maintain, does not tolerate high frequency of use and has a limited service life of only 6 months in some cases. Artificial turf is easier to maintain and correspondingly popular. In Germany, there are estimated to be more than 5,000 artificial turf pitches and as many as 25,500 across the EU. The drawback: the enormous annual emission of microplastics in the form of infill material, the high CO2 impact and the not environmentally friendly disposal. Researchers in Aachen presented a sustainable alternative: BioTurf is a new artificial turf system made from bio-based polymers that no longer requires polymer infill material!

The current European Football Championships 2024 in Germany will be played on natural turf, which is very costly to maintain, does not tolerate high frequency of use and has a limited service life of only 6 months in some cases. Artificial turf is easier to maintain and correspondingly popular. In Germany, there are estimated to be more than 5,000 artificial turf pitches and as many as 25,500 across the EU. The drawback: the enormous annual emission of microplastics in the form of infill material, the high CO2 impact and the not environmentally friendly disposal. Researchers in Aachen presented a sustainable alternative: BioTurf is a new artificial turf system made from bio-based polymers that no longer requires polymer infill material!

"Every year, around 500 kilograms of plastic granules are produced per artificial turf pitch, which have to be refilled as infill. This also corresponds to the amount that potentially enters the environment as microplastics per sports pitch," explains Dr Claudia Post from TFI. With an estimated 25,000 artificial turf pitches in the EU, artificial turf in Europe alone produces 12,750 tonnes of microplastics that end up in the environment every year! The TFI - Institut für Bodensysteme an der RWTH Aachen e.V., Institute for Research, Testing and Certification in Europe for Indoor Building Products, has developed the innovative artificial turf system together with the ITA (Institute for Textile Technology at RWTH Aachen University) and in collaboration with the company Morton Extrusionstechnik (MET), a specialist in artificial turf fibres.

"New artificial turf pitches will be phased out by 2031 at the latest due to the ban on plastic granules. Even now, artificial turf pitches with infill material are no longer being subsidised," says Dr Claudia Post. For grassroots sports, clubs, cities and local authorities, converting their existing artificial turf pitches will be a mammoth task in the coming years, as artificial turf pitches have to be replaced every 10-15 years. With BioTurf, an environmentally friendly alternative is now available! The surface can be played on like any other, whether running, passing or kicking. Short, heavily crimped blades support longer blades and this simple approach increases playing comfort. BioTurf fulfils all quality requirements and standards for the highest footballing demands.

"BioTurf is an innovative, holistic solution," emphasises Dirk Hanuschik from TFI. "We use rapeseed oil and agricultural waste that does not compete with food production. BioTurf is also almost completely recyclable".
This is in stark contrast to conventional artificial turf, which can currently only be thermally utilised, i.e. burned to generate heat.

As BioTurf does not require the traditional latex process at all, the energy-intensive drying process can be dispensed with, which has a positive effect on the price. Latex is also difficult to recycle. In contrast, BioTurf uses the new thermobonding technology. Here, the thermoplastic pile yarns are thermally fused to the backing. Further development steps still need to be taken in the endeavour to develop a 100% mono-material artificial turf, as a few percent polypropylene still needs to be processed in the backing in addition to the polyethylene fibre material in order to protect it during thermobonding. However, this does not hinder its recyclability.

Source:

TFI - Institut für Bodensysteme an der RWTH Aachen e.V.

fibrEX: Zentrifugalfilter nutzt den Dichteunterschiede von Kunstfasern und Wasser. © Fraunhofer UMSICHT
fibrEX: Zentrifugalfilter nutzt den Dichteunterschiede von Kunstfasern und Wasser.
28.09.2023

Neuartiger Filter entfernt Kunstfaserabrieb aus Waschwasser

Um zu verhindern, dass Mikroplastik aus Waschmaschinen in die Umwelt gelangt, haben Forschende des Fraunhofer UMSICHT den Zentrifugalfilter fibrEX entwickelt. Der flexibel integrierbare und wartungsfreie Filter trennt aus Waschwasser mikroskopisch kleine Kunstfasern ab. Aktuell werden potenzielle Partner für die letzten Schritte bis zur Markteinführung gesucht.

Textilien aus Kunstfasern wie Polyester und Elasthan halten Regen ab, sind strapazierfähig und dabei trotzdem elastisch. Ihr Anteil in hiesigen Kleiderschränken liegt bei über 60 Prozent liegt. Auch diese Kleidung muss gewaschen werden –im Fall von Sportbekleidung sogar sehr oft. Während des Waschvorgangs werden Fragmente der Kunstfasern abgerieben, die höchstens ein Fünftel so dick sind wie ein menschliches Haar. Aufgrund von Größe und Material zählen sie zu Mikroplastik, jenen mikroskopisch kleinen Kunststoffpartikeln, die – einmal in die Umwelt gelangt – nur schwer abbaubar sind.

Um zu verhindern, dass Mikroplastik aus Waschmaschinen in die Umwelt gelangt, haben Forschende des Fraunhofer UMSICHT den Zentrifugalfilter fibrEX entwickelt. Der flexibel integrierbare und wartungsfreie Filter trennt aus Waschwasser mikroskopisch kleine Kunstfasern ab. Aktuell werden potenzielle Partner für die letzten Schritte bis zur Markteinführung gesucht.

Textilien aus Kunstfasern wie Polyester und Elasthan halten Regen ab, sind strapazierfähig und dabei trotzdem elastisch. Ihr Anteil in hiesigen Kleiderschränken liegt bei über 60 Prozent liegt. Auch diese Kleidung muss gewaschen werden –im Fall von Sportbekleidung sogar sehr oft. Während des Waschvorgangs werden Fragmente der Kunstfasern abgerieben, die höchstens ein Fünftel so dick sind wie ein menschliches Haar. Aufgrund von Größe und Material zählen sie zu Mikroplastik, jenen mikroskopisch kleinen Kunststoffpartikeln, die – einmal in die Umwelt gelangt – nur schwer abbaubar sind.

„Zwischen 20 und 35 Prozent des weltweit verbreiteten Mikroplastiks sind synthetische Mikrofasern aus Textilien. Synthetische Textilien sind demnach eine der größten Mikroplastik-Quellen und stehen im Fokus von Politik und Gesellschaft“, so Dr.-Ing. Ilka Gehrke, Leiterin der Abteilung Umwelt und Ressourcennutzung am Fraunhofer UMSICHT. Auf europäischer Ebene laufen bereits Prozesse zur Vorbereitung von Richtlinien gegen die Freisetzung von synthetischen Mikrofasern. „In Frankreich etwa dürfen ab 2025 keine Waschmaschinen ohne Mikrofaserfilter mehr in Verkehr gebracht werden.“

Bisher sind kaum Waschmaschinen mit entsprechenden Filtern auf dem kommerziellen Markt erhältlich. Und solche, die es zu kaufen gibt, halten zwar die Mikrofasern zurück, verlieren aber schnell an Leistung. Die Kleinstfasern werden am Filtermaterial zurückgehalten, bilden eine Deckschicht und führen so zur Verblockung des Filters. Im schlimmsten Fall kann kein Waschwasser mehr abfließen, sodass der Waschprozess zum Stillstand kommt.

Als Lösung dieses Problems haben Forschende des Fraunhofer UMSICHT den kürzlich patentierten Zentrifugalfilter fibrEX entwickelt. Anders als ein Siebsystem, nutzt er die Dichteunterschiede von Kunstfasern und Wasser und trennt beim Schleudern die beiden Komponenten voneinander. Der Zentrifugalfilter kann sowohl in die Waschmaschine eingebaut als auch als externes Gerät betrieben werden; zum Betrieb wird keine weitere nennenswerte Energie benötigt.

Nach einer einjährigen Testphase im Waschlabor und technischen Optimierungen hält fibrEX nun dauerhaft und wartungsfrei mindestens 80 Prozent der synthetischen Mikrofasern aus dem Waschwasser zurück. Es werden Waschmaschinenhersteller gesucht, fibrEX gemeinsam zur Marktreife zu bringen.