Bioeconomy Science Center
Forschung und Kooperation für nachhaltige BioÖkonomie

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Newsletter | Oktober 2020 | Download PDF

 

Textile Wertschöpfung in einer nachhaltigen Bioökonomie

Die Textil- und Bekleidungsindustrie ist der drittgrößte Wirtschaftszweig weltweit und nach der Nahrungsmittelindustrie die zweitgrößte Konsumbranche in Deutschland. Sie ist in erheblichem Maße vom Erdöl abhängig. Das Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen forscht an innovativen Ansätzen und Prozessen zur Nutzung von Naturfasern und von synthetischen Fasern aus nachwachsenden Rohstoffen.

Fotos: Pixabay

 

Global betrachtet stellt die Textilindustrie einen der bedeutendsten Wirtschaftssektoren dar. Sie erstreckt sich über unterschiedlichste Anwendungsfelder, die von technologischen Zwischenprodukten bis hin zu Konsumgütern für Endverbraucher reichen. Von den rund 100 Mio. Tonnen Textilfasern, die jährlich produziert werden, sind nur knapp ein Drittel Naturfasern. Zwei Drittel sind Chemiefasern, von denen nur ca. 10 % aus biobasierten Rohstoffen wie zum Beispiel Cellulose hergestellt werden. Damit wird deutlich, dass die Textilindustrie als großer und bedeutender Wirtschaftszweig in erheblichem Maße vom Erdöl abhängig ist. Dies birgt ein großes Potenzial für den Wandel hin zu einer Bioökonomie.

Das Institut für Textiltechnik (ITA) an der RWTH Aachen, das seit 2019 Mitglied im BioSC ist, verfolgt einen ganzheitlichen Ansatz zur Etablierung einer textilen Bioökonomie. Dazu zählt neben der Material- und Prozessentwicklung auch die Förderung der Akzeptanz biobasierter Herstellungsverfahren und Produkte bei Unternehmen und Endkunden. Kernthemen des ITA sind:

  • Textile Verfahrens- und Prozessentwicklungen; Validierung industrieller Machbarkeit
  • Wissenschaftliche Bewertung von technologischen, volkswirtschaftlichen, ökologischen und sozialen Aspekten der verschiedenen Anwendungsfelder bio-basierter textiler Produkte und Verfahren
  • Etablierung strategischer Allianzen von Forschungseinrichtungen, Hersteller- und Anwenderunternehmen sowie verbundenen Institutionen
  • Sozio-ökonomische und systemische Begleitforschung für den Aufbau einer nachhaltigen bio-basierten Wirtschaft

Für die Etablierung einer textilen Bioökonomie müssen vor allem innovative Ansätze und Prozesse zur Herstellung von Polymeren auf Basis nachwachsender Rohstoffe (Biopolymere) entwickelt werden, die ökonomisch auf ein industrielles Niveau skalierbar sind. Um den aktuellen Mehrpreis von Biopolymeren gegenüber erdölbasierten Polymeren zu kompensieren, sind die Entwicklung neuer Business Cases und das „Neu-Denken“ der textilen Wertschöpfungskette nötig. Das kann beispielsweise heißen, dass der Mehrpreis über verschiedene Akteure entlang Wertschöpfungskette ausgeglichen wird und nicht beim Endkonsumenten ankommt. Neue digitale Geschäftsmodelle, die etwa im Vertrieb oder in der Logistik Einsparungen erzielen, sind ebenfalls denkbar. Des Weiteren kann der Mehrpreis auch durch einen Zusatznutzen für den Kunden gerechtfertigt werden, etwa durch Zusatzfunktionen im Vergleich zu herkömmlichen Textilmaterialien. Die generierten Erkenntnisse aus der Textilindustrie können in anderen Branchen, z.B. in der Kunststoffindustrie, Anwendung finden.

Neben nachwachsenden Rohstoffen stellen auch CO2 und Recycling-Polymere mögliche alternative Rohstoffe für die Synthese von Polymeren dar. Schließlich gibt es Anwendungsfelder wie Verbundwerkstoffe, für die sich Naturfasern wie Flachs oder Hanf besser eignen als synthetische Polymerfasern. Wichtig bei allen nachwachsenden Rohstoffquellen ist, dass sie nachhaltig angebaut werden und nicht in Konkurrenz zur Nahrungs- und Futtermittelproduktion stehen.

Am Institut für Textiltechnik wurden bereits eine Reihe innovativer Produkte für eine textile Bioökonomie entwickelt.

Foto: Pavan Manvi, ITA RWTH Aachen

Polybutylensuccinat (PBS) ist ein biobasierter Polyester, der aus pflanzlichen Kohlenhydraten hergestellt wird und kompostierbar ist.

Im Projekt „PBSTex“ wird die Nutzbarkeit von PBS für Textilanwendungen anhand einer Auswahl geeigneter PBS-Polymertypen untersucht. Mit dem Einsatz von Multiscale-Schmelzspinnverfahren werden PBS-Filamente hergestellt und zu Vliesen, Gestricken und Geweben verarbeitet. Diese werden hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften sowie ihrer Herstellungsprozesse und der Anwendung in textilen Produkten validiert.

Foto: Pavan Manvi, ITA RWTH Aachen

CO2 kann bei der Herstellung von Polymeren eine nachhaltige alternaive Rohstoffquelle zu Rohöl darstellen. Die Covestro Deutschland AG, Leverkusen, hat Polyole auf Basis von CO2 entwickelt und diese Polyole erfolgreich bei der Synthese von thermoplastischen Polyurethanen eingesetzt.

Am Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen wurde ein Schmelzspinnverfahren entwickelt, bei dem dieses CO2-basierte thermoplastische Polyurethan (TPU) erfolgreich im technischen Maßstab zu elastischen Fasern verarbeitet werden können. Aus den Fasern wurden beispielhaft in Kooperation mit der Firma FALKE KGaA, Schmallenberg, Socken für den alltäglichen Gebrauch hergestellt.

Foto: Carsten Uthemann, ITA RWTH Aachen

Faserverbundbauteile werden in der Regel durch Glas-, Carbon- oder Aramidfasern verstärkt. Die Faserherstellung erfordert einen hohen Energieaufwand und erzeugt entsprechend hohe CO2-Emissionen. Naturfaserverstärkte Verbundkunststoffe (NFK) haben das Potenzial, die Umweltbelastung deutlich zu reduzieren.

Im AiF-Forschungsprojekt HyPer-NFK wurde ein Verfahren zur Herstellung eines Naturfaser-Verbundwerkstoffs mit Flachsfasern dahingehend optimiert, dass die Herstellungskosten reduziert und gleichzeitig die mechanischen Belastbarkeit erhöht werden konnten.

 

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Ausgabe 01/2020

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