– Neues aus dem Faserinstitut –
Das Forschungsprojekt PERSEPHONE verspricht Abwasserreinigung, Textil-Upcycling und Rohstoffgewinnung zugleich. Ab Juli ist das Faserinstitut Bremen e.V. Teil dieses Projektes, das sich der Rückgewinnung von Phosphor mit Hilfe von karbonisierten Baumwolltextilien widmet.
Ausgangspunkt der Forschungsarbeiten ist die zunehmende Eutrophierung von Gewässern, also der übermäßige Nährstoffeintrag durch Überdüngung. Neben Stickstoff ist Phosphor ein wichtiges Mineral für das Pflanzenwachstum, das kostspielig abgebaut und verarbeitet werden muss. Ziel des Projektes ist es, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem überschüssiger Phosphor aus Gewässern entfernt werden kann. Der angestrebte Prozess bietet zusätzlich den Vorteil, dass der Rohstoff zur Wiederverwendung aus Abwässern zurückgewonnen werden kann. Eine weitere Düngerquelle kann helfen, die Entwicklungsziele der Vereinten Nationen im Hinblick auf Ernährungssicherheit zu erreichen. Zentral ist dabei, dass die Rückgewinnung durch möglichst nachhaltige, erneuerbare Materialien erreicht werden soll. Dabei kommt Baumwolle bzw. die Verwendung von Alttextilien ins Spiel.
Projektbeteiligte aus Brasilien und Deutschland
Neben dem Faserinstitut sind an dem Projekt weitere Partner aus Brasilien und Deutschland beteiligt: Die brasilianische Forschungsorganisation zu Landwirtschaft EMPRAPA, die Universität Paraíba, der brasilianische Baumwollverband APRAPA sowie die TU Dresden und die Universität Bremen. Koordiniert wird das Projekt vom Forschungskuratorium Textil e.V. und unterstützt durch einen begleitenden Projektausschuss, in dem auch die Bremer Baumwollbörse sowie Mitglieder des Verbandes vertreten sind.
Das Verfahren
Die Rückgewinnung des Phosphors soll durch ein Elektrosorptionsverfahren zur selektiven Abtrennung von Ionen bei geringem Energie- und Chemikalienverbrauch (MCDI) gelingen. Dabei werden Baumwolle oder Alttextilen zunächst zu textilen Flächen verarbeitet, dann zu biobasierten Aktivkohlefaserelektroden (Bio-ACFT) karbonisiert und chemisch für die selektive Adsorption von Phosphor modifiziert. Ziel des Forschungsprojektes ist es, herauszufinden, welche Ausgangsmaterialien sich am besten für diesen Prozess eignen, und wie das Verfahren von der Textilverarbeitung über die Karbonisierung und chemische Modifizierung der Materialien bis zur Herstellung von Bio-ACFT-Elektroden organisiert und standardisiert werden kann. Aus diesen Erkenntnissen soll ein neuartiges Verfahren zur Rückgewinnung von Phosphor aus Wasser entwickelt werden.
Warum Baumwolle?
Für die Abtrennung der Phosphor-Ionen ist ein Material notwendig, das sich zu einer Fläche verarbeiten lässt. Durch das Karbonisieren kann die natürlich große Oberfläche von Baumwolle noch vertausendfacht werden. Diese Fläche ist notwendig für die Funktion als Membran, an die Ladung zur Anziehung der verschiedenen im Wasser gelösten Teilchen angelegt wird, die dann durch das Verfahren selektiert und abgetrennt werden. Das Faserinstitut und die baumwollbezogenen Forschungseinrichtungen in Brasilien bringen hier ihre langjährige Expertise in der Analyse und Erforschung von Baumwollfasern ein. Zu Beginn des Forschungsprozesses untersuchen sie Baumwolle und Alttextilien auf ihre jeweilige Eignung und eine entsprechende Aufbereitung für den Prozess. Damit kann sowohl eine Upcyclingmöglichkeit für minderwertige Baumwolle und Alttextilien entwickelt als auch ein kostengünstiges Ausgangsmaterial für den Rückgewinnungsprozess erschlossen werden.
Das Forschungsprojekt startet voraussichtlich am 1. Juli 2024, ist auf zwei Jahre ausgelegt und erhält eine Förderung in Höhe von rund einer Million Euro.
Bild oben: Aktivierte Karbonfaser vor Textilabfällen (Faserinstitut Bremen, Canva)