AlgaeTex – Herstellung von Sporttextilien aus Mikroalgen

Durch die begrenzte Verfügbarkeit fossiler Ressourcen wird es für die Textilindustrie immer wichtiger, alternative Rohstoffe für die Herstellung von Fasern in Textilien zu identifizieren und zu entwickeln. Im Forschungsprojekt AlgaeTex werden verschiedene Polymere hergestellt, die zu einem möglichst hohen Anteil aus algenbasierten Fettsäuren bestehen sollen. Ziel dabei ist die Entwicklung von schmelzspinnbaren Polyestern und Polyamiden, um einen breiten Einsatz in der Textilindustrie zu ermöglichen.

Kompakter und modularer Stack-Photobioreaktor.

Optimierte Algenkultivierung

Das Fraunhofer IGB optimiert im Rahmen des Projekts die bereits in einem Vorläuferprojekt entwickelten und notwendigen Prozesse, um Fettsäuren in Algenzellen mit einer mehrstufigen Fahrweise bis auf über 50 Prozent anzureichern [1]. Ebenso wurde die Freilandproduktion sowohl mit Sonnenlicht als auch mit künstlicher Beleuchtung bereits in der Pilotanlage am Fraunhofer CBP dargestellt. Verglichen mit dem Flächenverbrauch landwirtschaftlicher Produktion hat die Algenkultivierung mit künstlicher Beleuchtung eine 500-fach bessere Flächenausnutzung zur Folge.

Energieeffizienz durch neuen kompakten und modularen Photobioreaktor

Diesen Vorteil erkauft man sich mit einem hohen Elektrizitätsbedarf von ca. 70 – 100 kWh pro Kilogramm Algenbiomasse. Um einen hohen Anteil an Fettsäuren in der Biomasse möglichst effizient anzureichern sowie die Konversion von Lichtenergie in Algenbiomasse zu optimieren, werden mit dem Aufbau eines kompakten und modularen Stack-Photobioreaktors am IGB umfangreiche Versuche erfolgen. Dieser zeichnet sich durch flächige LED-Beleuchtung und das Zusammenschalten der einzelnen Reaktorkammern zu einem Gesamtvolumen aus.

Aufarbeitung und Polymersynthese

Am Fraunhofer CBP erfolgen die Extraktion und Aufarbeitung der Fettsäuren zu Biodiesel (FAME, fatty acid methyl ester), das zur weiteren Verarbeitung an die Universität Bayreuth, Makromolekulare Chemie II, gegeben wird. Hier erfolgt nach den Grundsätzen der grünen Chemie die Synthese von bifunktionalen monomeren Grundbausteinen (Diole, Dicarbonsäuren) für die Polymerisation von spinnbaren Polyamiden und Polyestern. Das Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen wird im weiteren Verlauf die erzeugten Polymere extrudieren, auf ihre Schmelzspinnbarkeit untersuchen und zusammen mit der Adidas AG deren Verarbeitbarkeit zu gestrickten Textilien evaluieren.

Fließbild für eine neue textile Wertschöpfung auf Basis von Algeninhaltsstoffen.

Ausblick

Im weiteren Verlauf des Projekts sollen die entwickelten Garne zu hochwertigen textilen Demonstratoren weiterverarbeitet und insbesondere die Anwendbarkeit von Multifilamentgarnen für Textilien der Sportindustrie bei der Adidas AG untersucht werden. Der Innovationsraum BIOTEXFUTURE hat zum Ziel, den Wandel der Textilindustrie von einer erdölbasierten zu einer biobasierten Wirtschaft voranzutreiben. Das Projekt AlgaeTex leistet einen wichtigen Beitrag zur Nachhaltigkeit und damit zur Zukunftsfähigkeit der deutschen Textilindustrie.

Literatur

[1] Münkel R., Schmid-Staiger U., Werner A., Hirth T. (2013): Optimization of outdoor cultivation in flat panel airlift reactors for lipid production by Chlorella vulgaris. Biotechnology and Bioengineering 110, (11), 2882–2893.

Projektinformationen

Projekttitel

AlgaeTex – Umsetzungsphase; Herstellung von Sporttextilien aus Mikroalgen

Projektlaufzeit

November 2020 – November 2023

Projektpartner

Fraunhofer IGB, Stuttgart
Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Makromolekulare Chemie II
RWTH Aachen, Institut für Textiltechnik (ITA)
Adidas AG, Herzogenaurach (Koordination)

Förderung

Wir danken dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) für die Förderung des Projekts »AlgaeTex«, Förderkennzeichen 031B1058D.