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Das Wichtigste in Kürze
- Mechanisches Recycling stößt bei Baumwolle an eine physikalische Grenze – der Grund liegt in der Faser selbst.
- Chemisches Recycling kann die Zellulose zurückgewinnen und zu hochwertigem Rohstoff aufbereiten. Doch der massentaugliche Erfolg bleibt bisher aus.
- Die entscheidende Hürde liegt nicht in der Technik, sondern an einer ganz anderen Stelle der Kette.
- Eine bestimmte Baumwoll-Qualität aus dem Textilservice könnte den Einstieg in die Rohstoffversorgung machen.
- Selbst wenn alles technisch gelingt – zwei Faktoren entscheiden über den wirtschaftlichen Erfolg.
Baumwolle ist in der Textil- und Bekleidungsindustrie und dem Textilservice unverzichtbar. Die Naturfaser verleiht Berufskleidung und Objektwäsche einen angenehmen Griff und eine gute Feuchtigkeitsaufnahme. Zudem trägt die hohe Alkalibeständigkeit der Baumwolle zu einer guten Waschbeständigkeit von B2B-Textilien bei. Im Hinblick auf ihre Recyclingfähigkeit ist sie jedoch weniger nutzwertig. Aufgrund ihrer typischen Faserlänge hat die mechanische Wiedergewinnung Grenzen: Die Fasern werden durch das Reißen eingekürzt, was den Einsatz für pillingarme, zugbeständige Garnen begrenzt. Die Wiederverwendung beschränkt sich daher üblicherweise auf Beimischungen in homöopathischen Mengen.
Die Hoffnungen für eine hochwertige Wiederverwertung von Baumwolltextilien ruhen daher auf dem chemischen Recycling. Ziel ist es, die in der Baumwolle enthaltene Zellulose zurückzugewinnen und zu einem geeigneten Recycling-Zellstoff, einem sogenannten Dissolving Pulp, aufzubereiten. Dieser kann anschließend als Rohstoff für Regeneratcellulosefasern wie Viskose, Modal oder Lyocell eingesetzt werden. Dafür müssen die Alttextilien zunächst sortiert, mechanisch zerkleinert und chemisch aufbereitet werden. Dabei sind störende Bestandteile wie Polyester, Elastan, Farbstoffe, Ausrüstungen und andere Verunreinigungen so weit wie möglich zu entfernen. Entscheidend ist, dass der entstehende Zellstoff eine ausreichende Reinheit und einen geeigneten Polymerisationsgrad aufweist, damit er in bestehenden Faserprozessen verarbeitet werden kann.
Grundsätzlich lassen sich zwei Wege für die Rückgewinnung der Zellulose aus Baumwolltextilien unterscheiden, nämlich die Rückgewinnung von Zellulose als Dissolving Pulp für die Herstellung neuer Regeneratfasern oder die Depolymerisation der Zellulose in kleinere Moleküle oder Zuckerbausteine. Bei der Depolymerisation entstehen keine direkt spinnfähigen Zellstoffqualitäten, sondern chemische Zwischenprodukte, die beispielsweise in der Chemie- oder Kunststoffindustrie weiterverwendet werden können. Auch Verfahren auf Basis ionischer Flüssigkeiten benötigen eine geeignete Zellulosequalität als Ausgangsstoff. Voraussetzung für die Verwendung chemisch rezyklierter Zellulose ist auch hier eine entsprechende Vorbehandlung und Reinigung der Alttextilien.
Dr. Marina Crnoja-Cosic, Expertin für regenerierte Zellulosefasern und Gründerin sowie Geschäftsführerin von MCC Innovare, verfügt über mehr als 25 Jahre Erfahrung im Bereich Man-Made-Cellulosefasern. Sie kennt die Vor- und Nachteile der verschiedenen Recyclingverfahren und weiß:
„Das chemische Recycling von Baumwolle bietet ein großes Potenzial für eine zirkuläre Textilwirtschaft. Der langfristige Erfolg hängt jedoch nicht allein von der Leistungsfähigkeit der Technologien ab, sondern insbesondere von der Verfügbarkeit qualitativ hochwertiger und sortenreiner Alttextilien. Und diese setzen wiederum leistungsfähige Sortier- und Vorbehandlungsprozesse voraus.“
In der Reinheit der Textilien liegt aber eine enorme Schwierigkeit, denn üblicherweise bestehen sie aus mindestens zwei oder mehr verschiedene Faserkomponenten. Die aus dem Mietservice ausgeschleusten Baumwoll-Qualitäten aus reiner Baumwolle könnten immerhin den Anfang in der Rohstoffversorgung machen: Sie stellen die geforderte Ausgangsqualität sicher, denn sie sind sauber und in großen Mengen und mit identischer Materialzusammensetzung verfügbar.
Allerdings hat die chemische Rückgewinnung von Zellulose deutlich höhere Hindernisse zu überwinden. „Derzeit fehlen geeignete regulatorische Rahmenbedingungen, die Investitionen fördern und den Einsatz recycelter Rohstoffe entlang der gesamten Wertschöpfungskette unterstützen. Vor allem aber muss es stabile Absatzmärkte für die gewonnenen Recyclingprodukte geben“, fasst Dr. Marina Crnoja-Cosic zusammen. Und genau diese sind derzeit nicht in Sicht.
Einfluss verschiedener Parameter auf das chemische Recycling von Baumwolle
| Parameter | Viskoseverfahren | Lyocellverfahren (NMMO) | Verfahren auf Basis ionischer Flüssigkeiten |
|---|---|---|---|
| Anforderungen an die zu recycelnden Baumwolltextilien | Erfordert eine weitgehende Entfernung von Fremdfasern und Verunreinigungen; die Qualität des Dissolving Pulps beeinflusst den Prozess maßgeblich. | Hohe Anforderungen an Reinheit und Homogenität des Dissolving Pulps; Fremdfasern und Ausrüstungschemikalien können die Prozessstabilität beeinträchtigen. | Ebenfalls hohe Anforderungen an die Zellulosequalität; Verunreinigungen und ein niedriger Polymerisationsgrad wirken sich negativ auf Löslichkeit, Spinnbarkeit und Fasereigenschaften aus. |
| Einfluss der Qualität des Ausgangsmaterials | Hoch – Polymerisationsgrad und Reinheit bestimmen die Qualität der resultierenden Fasern. | Hoch – saubere und möglichst sortenreine Zellulose ist entscheidend für hochwertige Fasern. | Hoch – trotz leistungsfähiger Lösungsmittel bleibt die Qualität des eingesetzten Zellstoffs ein wesentlicher Erfolgsfaktor. |
| Lösungsvermögen des Lösungsmittels für Zellulose | Hoch | Hoch | Sehr hoch |
| Ressourcenverbrauch des Verfahrens | Mittel bis hoch (insbesondere aufgrund des Chemikalieneinsatzes und der Aufbereitung) | Mittel (geschlossener Lösungsmittelkreislauf mit hoher Rückgewinnungsrate) | Derzeit mittel bis hoch; abhängig von der Rückgewinnung der ionischen Flüssigkeit und der Prozessgestaltung im industriellen Maßstab. |
| Technologischer Reifegrad / industrielle Skalierung | Industriell etabliert und weltweit großtechnisch eingesetzt. | Industriell etabliert und weiter wachsend. | Noch überwiegend im Pilot- bzw. Demonstrationsmaßstab; großtechnische Skalierung befindet sich in Entwicklung. |
| Kosten | Mittel bis hoch | Hoch | Derzeit hoch bis sehr hoch |
Weiterführende Literatur:
Fink, H.-P., Weigel, P., Purz, H.-J., & Ganster, J. (2001). Structure Formation of Regenerated Cellulose Materials from NMMO-Solutions. Progress in Polymer Science, 26(9), 1473–1524
Hummel, M., Michud, A., Tanttu, M., Asaadi, S., Ma, Y., Hauru, L. K. J., Parviainen, A., King, A. W. T., Kilpeläinen, I., & Sixta, H. (2016). Ionic liquids for the production of man-made cellulosic fibers – opportunities and challenges. In: Advances in Polymer Science, Vol. 271, Springer, S. 133–168.
Sayyed, A. J., Deshmukh, N. A., & Pinjari, D. V. (2019). A critical review of manufacturing processes used in regenerated cellulosic fibres: viscose, cellulose acetate, cuprammonium, LiCl/DMAc, ionic liquids, and NMMO-based lyocell. Cellulose, 26, 2913–2940
