Bekleidung aus Baumwolle zu recyceln war bisher technisch nicht möglich. Nun ist es einem Forscherteam des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit einem schwedischen Unternehmen gelungen, aus recycelter Baumwolle ein Viskose-Filamentgarn herzustellen. Diese Textilfaser eignet sich laut den Forschern sogar für die Fertigung in Großserie.
Das Herstellen von Textilien verbraucht Ressourcen, Chemikalien und Wasser. Zwar werden Altkleider in Deutschland wiederverwertet – allerdings nicht zu neuer Bekleidung, sondern zu minderwertigen Produkten wie Reinigungstüchern. Hosen, Hemden und Mäntel bestehen nur selten aus reiner Baumwolle, sondern aus Mischgeweben. "Eine Jeans etwa enthält immer einen Anteil an Chemiefasern wie Polyester oder Elasthan", sagt André Lehmann, Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP in Potsdam.
Genau darin lag bisher die Crux: Die miteinander verwobenen Fasern waren schwer zu trennen. Dem Chemiker gelang es in Zusammenarbeit mit dem schwedischen Unternehmen re:newcell, Zellstoff aus recycelter Baumwolle zur Viskosefasern aus reiner Cellulose weiterzuverarbeiten.
Künstliche Fasern aus nachwachsenden Rohstoffen
Üblicherweise besteht Zellstoff aus natürlichen Fasern wie Holz. Zellstoffplatten werden in der Textilindustrie in einer Spinnlösung aufgelöst und zu cellulosischen Spinnfasern umgeformt. In dem chemischen Prozess entstehen also künstliche Fasern aus natürlich vorkommenden Rohstoffen: Regeneratfasern, die aus Cellulose hergestellt werden sind beispielsweise Viskose, Modal oder Lyocell. Angelehnt an diesen Prozess prüfte das Forscherteam, ob sich Zellstoffplatten aus recycelter Baumwolle zu Viskosefasern weiterverarbeiten lassen.
Forscher verarbeiten recycelte Baumwolle zu Viskose
Vereinfacht gesagt, lösten und filterten die Wissenschaftler die im Zellstoff enthaltenen Fremdfasern heraus und erhielten ein Filamentgarn. Also eine mehrere Kilometer lange Endlosfaser, die zu 100 Prozent aus Cellulose besteht.
Das Viskoseverfahren ist komplex: In einem chemischen Prozess verändert die Cellulose ihre Struktur. Zunächst wird dazu der Zellstoff mit Lauge aktiviert und anschließend chemisch derivatisiert. Auf diese Weise erhält man eine hochreine alkalische Lösung. Die sich bildenden Flüssigkeitsfädchen der polymeren Lösung werden in einem sauren Bad ausgesponnen. Dazu kommt eine Spinndüse zum Einsatz. Die feingelochte Scheibe hat mehrere tausend Düsen im Durchmesser von 55 µm. Nach einer weiteren chemischen Derivatisierung wird der Faden gewaschen, bevor man ihn getrocknet aufspult.
Die Faser besteht dann aus reiner Cellulose. Damit ist sie umweltfreundlich, denn Cellulose verrottet. Ein großer Vorteil gegenüber Polyesterfasern, beteuern die Forscher. Denn erdölbasierte Fasern dominierten den Weltmarkt noch mit einem Anteil von rund 60 Prozent. Laut Lehmann lässt sich das gewonnene Filamentgarn mit holzbasierten Regeneratfasern vergleichen. Es weise dieselben Eigenschaften wie marktübliche Viskosefasern auf und eigne sich daher für die Massenfertigung im industriell etablierten Viskoseprozess.
Bisher, so sagt Lehmann, werde Baumwollbekleidung in der Regel verbrannt oder lande auf der Deponie. "Künftig kann sie mehrfach wiederverwertet werden ", sagt Lehmann. Darüber hinaus sieht er weitere Möglichkeiten, um alte Bekleidung als Rohstoff für die Textilindustrie einzusetzen. "Bislang ist die holzbasierte Cellulose der Ausgangsstoff für Viskosefasern", beschreibt der Chemiker. Das könnte sich aber schon bald ändern. Und zwar, sobald das Verfahren, das Fremdfasern von Baumwolle trennt, weiter optimiert wird. "Dann können wir langfristig die Naturfaser als alternative Zellstoffquelle und ernst zu nehmende Rohstoffbasis etablieren."