Ein kleiner Schlauch aus weißem Textil, fest und trotzdem elastisch. Pavan Manvi muss schon beide Hände nehmen, um das Material etwas in die Länge zu ziehen, so groß ist der Widerstand. „Das Gewebe ist genauso dehnbar, wie es bei einem Kompressionsstrumpf sein muss“, stellt der Forscher des Instituts für Textiltechnik an der RWTH Aachen University zufrieden fest. Das perfekte Resultat ist keineswegs selbstverständlich. Denn bei der Herstellung haben Manvi und seine Kollegen ganz neue Wege beschritten: Die Fasern des Prototyps bestehen teilweise aus einem Molekül, von dem wir alle in der Luft umgeben sind und das im Ruf steht, maßgeblich zur Erderwärmung beizutragen: Kohlendioxid.

Nun ist mit CO₂ ein Forschertraum Realität geworden. Das im Überfluss vorhandene Treibhausgas kann einen Teil der knappen Ressource Erdöl ersetzen, das die Chemie- und Kunststoffindustrie bislang überwiegend als Rohstoff nutzt. Denn beide enthalten den wertvollen Kohlenstoff, den man für so viele Produkte braucht. Auch für Textilien.

Kunstfasern aus CO₂

Das macht sich auch Manvi zunutze: Ihm und seinen Kollegen in Aachen sowie Forschern von der Technischen Universität Berlin und von Covestro ist es gemeinsam gelungen, synthetische Fasern mit CO₂ marktgerecht herzustellen und in ersten Kleidungsstücken zu verarbeiten.

„Wir haben bewiesen, dass wir in unserer Schmelzspinnanlage leistungsfähige Fasern aus thermoplastischem Polyurethan in größerem Maßstab produzieren können, dabei fossile Rohstoffe einsparen und gleichzeitig den CO₂-Fußabdruck gegenüber herkömmlichen Kunstfasern verkleinern“, sagt Manvi, der das Forschungsprojekt seit drei Jahren an der RWTH vorantreibt. „Außerdem können wir auf Lösungsmittel verzichten und damit die Umweltbilanz weiter verbessern.“

Wir können leistungsfähige Fasern mit CO₂ produzieren

Pavan Manvi, Institut für Textiltechnik, RWTH Aachen University

Fossile Ressourcen sparen

Zugrunde liegt der Kunstfaserproduktion ein bahnbrechendes Verfahren, das Covestro und Partner erarbeitet haben. Damit können erstmals bis zu 20 Prozent Erdöl durch CO₂ in Polyol, einem der Ausgangsstoffe von Polyurethanen, ersetzt werden. Das ist nicht leicht, denn Kohlendioxid ist sehr träge. Man braucht eigentlich viel Energie, um damit chemische Reaktionen zu ermöglichen. Aber ein spezieller Katalysator, den Covestro mitentwickelt hat, hält den Energieaufwand in Grenzen. „Dank dieses Forschungsdurchbruchs sind wir jetzt in der Lage, Polyole auf Basis von CO₂ im industriellen Maßstab herzustellen“, sagt Dr. Christoph Gürtler, der die Katalyseforschung bei Covestro leitet.

Das neuartige Vorprodukt namens cardyon^® wurde zunächst für den Einsatz in weichem Polyurethan-Schaumstoff konzipiert. Anwendungsgebiet: Matratzen und Polstermöbel. Verbraucher können bereits entsprechende Produkte kaufen. Seit Kurzem macht cardyon^® aber auch im Sport von sich reden: So wurde das Material für den neuen Kunststoffboden eines renommierten Hockeyclubs in Krefeld verwendet (siehe „Fit mit CO₂“).

Im Test bei Textilproduzenten

Und als weiterer Anwendungsbereich könnte nun die Textilindustrie hinzukommen. Erste Unternehmen haben die elastischen Fasern aus CO₂ schon getestet und zu Garnen, Socken, Kompressionsschläuchen und Bändern verarbeitet. Den Textilproduzenten ist es wichtig, dass das neue Material dieselbe Qualität hat und genauso gut verarbeitet werden kann wie herkömmliche Fasern. „Wir wollen über verschiedene Wertschöpfungsstufen hinweg testen, wie die neue Technologie nutzbar gemacht werden kann“, sagt Dr. Jochen Norwig. Der Chemiker koordiniert bei Covestro ein von der Europäischen Union gefördertes Forschungsprojekt, in dessen Rahmen auch die neuen CO₂-Fasern entwickelt werden.

Covestro zielt aber auf noch mehr Bereiche. „CO₂ wird als neuer Rohstoff zunehmend zum Allrounder“, weiß Katalyseexperte Gürtler und liegt hier auf einer Linie mit anderen Fachleuten aus Wissenschaft, Politik und Gesellschaft (siehe „Weg vom Öl“). „Neben Kunstfasern und der Textilindustrie haben wir noch viele weitere Anwendungen und Branchen im Visier. So arbeiten unsere Forscher etwa daran, Kohlendioxid auch zur Herstellung von Autositzen oder Dämmstoffen für Gebäude und Kühlgeräte zu nutzen.“

Branchenübergreifend kooperieren

Besonders faszinieren Gürtler und seine Kollegen die breiten industrieübergreifenden Ansätze, etwa in dem europaweiten Forschungsprojekt „Carbon4PUR“: Hier arbeiten 14 Partner aus sieben Ländern unter Führung von Covestro daran, aus Abgasen der Stahlindustrie wie CO₂ und Kohlenmonoxid den Kohlenstoff für chemische Prozesse zu gewinnen, den bislang das Erdöl liefert. „Letztlich wollen wir CO₂ in vielen weiteren Kunststoffarten einbauen. Und möglichst große Mengen fossiler Rohstoffe durch das Molekül ersetzen“, sagt Gürtler. Immer mit dem Ziel, Kohlenstoff so intelligent wie möglich zu nutzen und den Kohlenstoff-Kreislauf zu schließen.