Zirkuläre Textilwirtschaft: Studie zeigt, wie Textilabfälle zu Biokunststoff werden

Polyesterhaltige Textilien gelten häufig als schwer recycelbar und werden am Ende ihres Lebenszyklus verbrannt. Die Machbarkeitsstudie „TexPHB“ zeigt einen anderen Weg: Forschende und Industriepartner haben untersucht, wie sich solche Textilabfälle in den biologisch abbaubaren Biokunststoff Polyhydroxybutyrat (PHB) umwandeln lassen. Das Verfahren könnte neue Kreisläufe zwischen Textilwirtschaft, Recycling und Kunststoffproduktion ermöglichen.

Textilabfälle stellen die Kreislaufwirtschaft vor große Herausforderungen. Allein in der Europäischen Union fielen 2020 rund 6,95 Millionen Tonnen Textilabfälle an. Besonders schwierig zu verwerten sind gemischte, polyesterhaltige Abfälle, beispielsweise aus Fast Fashion, Arbeitsbekleidung oder industriellen Reinigungstextilien.

Wie sich solche Reststoffe dennoch als Rohstoff nutzen lassen, untersuchte die Machbarkeits- und Potenzialstudie „Anwendungen für das Biopolymer Polyhydroxybutyrat (PHB) aus Textilabfällen“, kurz TexPHB. Beteiligt waren das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP, das Beneficial Design Institute und die matterr GmbH, ehemals RITTEC 8.0 Umwelttechnik. Das Projekt wurde vom Land Brandenburg gefördert.

Das Ergebnis: Selbst Textilien aus der niedrigsten Abfallkategorie lassen sich grundsätzlich als Ausgangsmaterial für die Herstellung von PHB nutzen. Alle 18 im Rahmen der Studie getesteten Textilabfalltypen konnten depolymerisiert werden. Damit konnte die grundsätzliche technische Machbarkeit des Ansatzes nachgewiesen werden.

Im Mittelpunkt steht eine Kombination aus chemischem Recycling und Biotechnologie. Zunächst werden die polyesterhaltigen Textilien ausgewählt und aufbereitet. Durch Hydrolyse wird das enthaltene Polyethylenterephthalat (PET) zerlegt. Dabei werden die PET-Grundbausteine Terephthalsäure und Ethylenglykol zurückgewonnen.

Anschließend kommt die Biotechnologie ins Spiel: Forschende des Fraunhofer IAP nutzen das zurückgewonnene Ethylenglykol als Ausgangsstoff für die bakterielle Fermentation. Die Mikroorganismen wandeln es in Polyhydroxybutyrat (PHB) um. Der so gewonnene thermoplastische Biokunststoff ist biologisch abbaubar und biokompatibel.

Neben der technischen Machbarkeit untersuchte das Projekt auch mögliche Einsatzgebiete für PHB aus Textilabfällen. Aufgrund seiner Materialeigenschaften kommt der Biokunststoff für unterschiedliche Verarbeitungsverfahren infrage, darunter Spritzguss und 3D-Druck.

Potenzial sehen die Studienverantwortlichen unter anderem in der Landwirtschaft, bei Geotextilien, in der Medizintechnik, im Gewässerschutz sowie bei Beschichtungen und Textilien. Denkbar sind beispielsweise Baumschutzprodukte, Erosionsschutzsysteme oder medizinische Anwendungen. Dabei spielt die biologische Abbaubarkeit insbesondere dort eine Rolle, wo Produkte nach ihrer Nutzung in der Umwelt oder im menschlichen Körper verbleiben können. Für andere Anwendungen wären dagegen Rücknahme- und Verwertungssysteme erforderlich.

Bis zur praktischen Anwendung sind jedoch weitere Entwicklungsschritte notwendig. Bei Geotextilien etwa muss die Verarbeitung von PHB zu Filamenten weiterentwickelt werden. Zudem müssen daraus hergestellte Produkte die jeweiligen technischen Anforderungen erfüllen, beispielsweise hinsichtlich Zugfestigkeit, UV-Stabilität und Permeabilität.

TexPHB weist zunächst die grundsätzliche technische Machbarkeit nach. Eine industrielle Umsetzung im großen Maßstab ist damit noch nicht erreicht. Die Ergebnisse bilden vielmehr eine Grundlage für weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten.

Ein möglicher nächster Schritt ist die Entwicklung regionaler Textil-Bioraffinerien, in denen Hydrolyse und Fermentation miteinander verbunden werden. Darüber hinaus empfehlen die Projektverantwortlichen weitere Forschungs- und Entwicklungsprogramme, den Aufbau von Kompetenzen für die textile Kreislaufwirtschaft und eine bessere digitale Erfassung von Materialströmen entlang der textilen Wertschöpfungskette.

Der Ansatz zeigt damit, wie sich Textilrecycling und Kunststoffproduktion miteinander verbinden lassen: Schwer verwertbare Textilien dienen als Rohstoffquelle, aus der mithilfe chemischer und biotechnologischer Verfahren ein neuer Kunststoff entsteht. Ob sich daraus ein wirtschaftlich tragfähiger Kreislauf im industriellen Maßstab entwickeln lässt, müssen weitere Prozessentwicklung und Skalierung zeigen.