Aktuelle Veranstaltungen

Im Leichtbau, in der Medizintechnik oder in der Bauindustrie: Technische Textilien wie Vliese, Filze, Markisen oder Verbandmaterial werden in zahlreichen Industriesektoren eingesetzt und müssen vielfältige Funktionen erfüllen. Bisher wird das Feld der technischen Textilien von synthetischen Chemiefasern wie Polyester dominiert. Diese erdölbasierten Polymere durch biobasierte und biologisch abbaubare Polymere zu ersetzen, ist ein Ziel von Forschenden der Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF).

So wird hier unter anderem an der Entwicklung von biobasierten Fasern aus Polymilchsäure (kurz PLA) oder Carbonfasern aus Lignin geforscht. Neu ist auch die Entwicklung einer biobasierten Alternative zu erdölbasierten Polyethylenterephtalat (PET)-Fasern, die sogenannten Polyethylenfuranoat (PEF)-Fasern. Die Bikomponenten-Spinntechnik, bei der die Fasern aus zwei verschiedenen Komponenten hergestellt werden können, nimmt dabei einen besonderen Stellenwert ein.

Moderne Spinnanlage für Faserforschung

Seit vor mehr als 85 Jahren Polyamid (PA) und viele andere Polymere entwickelt wurden, haben verschiedene schmelzgesponnene Fasern die textile Welt revolutioniert. Viele klassische, also erdölbasierte Polymere, können nach der Anwendung nicht oder nur unzureichend in ihre Bestandteile aufgelöst oder direkt recycelt werden. Ziel der DITF ist es, systematische Recycling-Methoden zu etablieren, mit denen sich hochwertige Fasern gewinnen lassen, sowohl für biobasierte als auch für klassische Polymere. Im Fokus steht dabei immer auch das Recycling der beim Schmelzspinnen entstehenden Fasern, um Rohstoffe und Umwelt zu schonen. Um diesem Anspruch gerecht zu werden, wurde das Schmelzspinntechnikum am DITF modernisiert und erweitert. Seit Januar steht dem Team eine Bikomponenten-Spinnanlage der Firma Oerlikon Neumag zur Verfügung. Damit ist es möglich, Fasern aus zwei verschiedenen Komponenten herzustellen.

Anlage ermöglicht großskalige Synthese

Dem Institut zufolge wird die neue Anlage die Forschung an neuen Spinnverfahren, Faser-Funktionalisierungen und an nachhaltigen Fasern aus bioabbaubaren und biobasierten Polymeren ermöglichen. Das hier zum Einsatz kommende BCF-Verfahren (bulk continuous filaments) erlaube eine „spezielle Bündelung, Aufbauschung und Verarbeitung der (Multifilament-) Fasern“ sowie eine „großskalige Synthese von Teppichgarnen sowie die Stapelfaserproduktion“.

Neuer Compounder für Recycling von Textilabfällen

Ergänzt wird die Anlage auch durch ein sogenanntes Spinline-Rheometer, das chemische und physikalische Daten online und inline erfasst und so zu einem besseren Verständnis der Faserbildung beitragen wird. Außerdem steht den DITF-Forschenden ein neuer Compounder für die Entwicklung von funktionalisierten Polymeren sowie das energiesparende thermomechanische Recycling von Textilabfällen ab sofort zur Verfügung.

bb

Die Textilindustrie mit biobasierten Lösungen bereichern – dieses gemeinsame strategische Ziel führte vor gut einem Jahr zu einer Zusammenarbeit zwischen dem weltweit ersten kommerziellen Anbieter von Biotech-Seidenpolymeren aus Martinsried, AMSilk, und dem Zwingenberger Biotechnologie-Unternehmen BRAIN Biotech. Im Rahmen der Zusammenarbeit sollten Hochleistungsfasern auf Proteinbasis für die Textilindustrie etabliert werden.

Dafür wollen die Partner spezifische Eigenschaften von AMSilks Proteinfasern mithilfe der Enzymtechnologie von BRAIN für verschiedene hochleistungsorientierte Anwendungsfelder im Textilbereich optimieren. Nun melden beide Unternehmen einen ersten Erfolg ihrer erst zwölfmonatigen Forschungs- und Entwicklungsallianz.

Smartes Protein-Design inklusive KI

Den Unternehmen zufolge konnte ein natürliches Strukturprotein zielgerichtet optimiert werden. Das Molekül wurde auf Aminosäure-Ebene so modifiziert, sodass eine maßgeschneiderte Anpassung der Produkte an die jeweiligen Marktanforderungen möglich sei. Gleichzeitig wurde für dieses Verfahren ein erstes PCT-Patent (Patent Cooperation Treaty) angemeldet.

Der Erfolg der strategischen F&E-Kooperation der beiden Biotechnologie-Unternehmen beruht auf Protein-Engineering durch computergestütztes (oder rationales) Design. Auf diese Technologiedienstleistung habe sich BRAIN Biotech bereits seit vielen Jahren in der Enzymtechnologie-Unit am Standort in Zwingenberg erfolgreich spezialisiert, heißt es in der Pressemitteilung. „Viele Proteinfasern, die wir bei BRAIN Biotech designt und hergestellt haben, zeigten in der realen Anwendungstechnik stark verbesserte Eigenschaften. Es freut uns sehr, dass wir mit unserer Technologie einmal mehr einen Beitrag zum Erfolg eines Kunden – in diesem Fall AMSilk – leisten konnten“, sagt Alexander Pelzer, Leiter Forschung & Entwicklung bei BRAIN Biotech am Standort Zwingenberg. Zum Einsatz kam laut Pelzer eine leistungsfähige Bioinformatik inklusive verschiedener KI-Ansätze.

Maßgeschneiderte Lösungen für die Textilindustrie möglich

Nach erfolgreicher Herstellung und Charakterisierung der Strukturproteine im Milliliter-Maßstab wird BRAIN Biotech den Angaben nach nun die Top-Kandidaten im Fermenter im Liter-Maßstab herstellen und AMSilk für Anwendungstests bereitstellen. „Zusammen mit BRAIN Biotech werden wir maßgeschneiderte Materiallösungen auf den Markt bringen, die die Wünsche der Kunden erfüllen und gleichzeitig nachhaltig sind“, sagt Gudrun Vogtentanz, Chief Scientific Officer bei AMSilk. „Damit können wir den Performance-Materials-Markt, der aktuell weitgehend von erdölbasierten Textilien dominiert wird, langfristig revolutionieren“.

AMSilks biotechnisch hergestellte Seidenproteine, die als Pulver, Hydrogele, Fasern und Beschichtungen formuliert werden können, haben das Potenzial, erdölbasierte Textilfasern aus Polyethylen oder Polyamid zu ersetzen. Zudem sind die rekombinante Seidenproteine nicht nur äußerst stark und elastisch, sondern auch biologisch abbaubar und können vollständig recycelt werden, so Gewässer durch Mikroplastik nicht verschmutzt werden. Die von AMSilk hergestellten Fasern aus biotechnologisch hergestellter Spinnenseide sind weltweit gefragt und stecken bereits in zahlreichen nachhaltigen Produkten wie Uhrenarmbänder, Sneakers, Brustimplantaten oder Nagellack.

bb/pg

Enriching the textile industry with bio-based solutions – this common strategic goal led to a collaboration between the world's first commercial supplier of biotech silk polymers from Martinsried, AMSilk, and the Zwingenberg-based biotechnology company BRAIN Biotech just over a year ago. The aim of the collaboration was to establish high-performance protein-based fibers for the textile industry.

To this end, the partners want to optimize specific properties of AMSilk's protein fibres with the help of BRAIN's enzyme technology for various high-performance applications in the textile sector. The two companies have now announced the first success of their research and development alliance, which has only been running for twelve months.

Smart protein design including AI

According to the company, a natural structural protein has been optimized in a target-oriented manner. The molecule was modified at amino acid level so that the products could be tailored to the respective market requirements. At the same time, a first PCT patent (Patent Cooperation Treaty) was registered for this process.

The success of the strategic R&D cooperation between the two biotechnology companies is based on protein engineering through computer-aided (or rational) design. BRAIN Biotech has already successfully specialized in this technology service for many years in the enzyme technology unit at the Zwingenberg site, according to the press release. "Many protein fibers that we have designed and produced at BRAIN Biotech have shown greatly improved properties in real application technology. We are very pleased that we were once again able to contribute to the success of a customer - in this case AMSilk - with our technology," says Alexander Pelzer, Head of Research & Development at BRAIN Biotech in Zwingenberg. According to Pelzer, powerful bioinformatics including various AI approaches were used.

Customized solutions for the textile industry possible

Following the successful production and characterization of the structural proteins on a milliliter scale, BRAIN Biotech will now produce the top candidates in the fermenter on a liter scale and make them available to AMSilk for application tests. "Together with BRAIN Biotech, we will bring customized material solutions to the market that meet customer requirements and are sustainable at the same time," says Gudrun Vogtentanz, Chief Scientific Officer at AMSilk. "This will enable us to revolutionize the performance materials market, which is currently largely dominated by petroleum-based textiles, in the long term."

AMSilk's bioengineered silk proteins, which can be formulated as powders, hydrogels, fibers and coatings, have the potential to replace petroleum-based textile fibers made from polyethylene or polyamide. In addition, the recombinant silk proteins are not only extremely strong and elastic, but also biodegradable and can be fully recycled so that water bodies are not polluted by microplastics. The fibers made by AMSilk from biotechnologically produced spider silk are in demand worldwide and are already used in numerous sustainable products such as watch straps, sneakers, breast implants and nail polish.

bb/pg

Der Bau einer Demonstrationsanlage ist für das Bioökonomie-Start-up traceless materials ein entscheidender Meilenstein auf dem Weg zur Markteinführung seines neuartigen Biomaterials. Dafür erhielt das Team um die beiden Gründerinnen Johanna Baare und Anne Lamp im vergangenen Jahres 36,6 Mio. Euro von Investoren und eine Förderung über weitere 5 Mio. Euro vom Bundesumweltministerium. Nun ist die Suche nach einem Standort für die erste Produktionsstätte beendet: Im traditionsreichen Gebäude der ehemaligen Großbäckerei Wedemann in Hamburg-Harburg wird sich das Start-up ansiedeln und eine Demonstrationsanlage errichten.

Demonstrationsanlage – erster Schritt zur Industrialisierung

„Nachdem wir im letzten September die Finanzierung bekannt geben konnten, kann es jetzt endlich mit dem Bau losgehen. Die Demoanlage ist der erste Schritt zur Industrialisierung unserer Technologie. Hier möchten wir zeigen, dass wir unser Material tatsächlich in großem Maßstab und wettbewerbsfähig produzieren können. Für unser Ziel, einen echten Unterschied bei der Lösung der Plastikverschmutzung zu machen, ist dieser Schritt essenziell“, sagt Johanna Baare.

Als „echten Glücksgriff“ bezeichnet Geschäftsführerin Anne Lamp den Standort. „Wir sind froh, dass die Vorbesitzerin Franziska Wedemann sich beim Verkauf des Gebäudes auf ein junges Unternehmen wie uns eingelassen hat. Als Pioniere möchten wir hier vor Ort einen frischen Impuls für eine grüne, biobasierte Industrie setzen und hoffen auf viele weitere Ansiedlungen.“

Biomaterial-Produktion soll 2025 starten

Wo bis 2022 vier Jahrzehnte lang Brot und Brötchen gebacken wurden, will das Hamburger Start-up eigenen Angaben nach ab 2025 jährlich mehrere tausend Tonnen des traceless-Granulats produzieren. Erste Abnehmer gibt es bereits. Das traceless-Team nutzt zur Herstellung des Biomaterials natürliche Polymere aus pflanzlichen Reststoffen der industriellen Getreideverarbeitung. Die neuartige Plastikalternative gibt es in Form eines Granulats, das mit Standardtechnologien der Kunststoff- und Verpackungsindustrie weiterverarbeitet werden kann. Darüber hinaus ist das Biomaterial komplett kompostierbar und kann damit im Biomüll entsorgt werden.

„Mit traceless wird an diesem Standort ein neues, großartiges und zukunftsweisendes Unternehmen seine eigene Geschichte schreiben. Darüber freue ich mich sehr und wünsche ich den beiden Gründerinnen und ihrem Team gutes Gelingen“, so die ehemalige Gesellschafterin des Backhauses Wedemann, Franziska Wedemann, die zugleich Vorsitzende des Wirtschaftsvereins für den Hamburger Süden e.V. ist.

40 neue Arbeitskräfte

Die von traceless entwickelte Technologie zur Herstellung des neuartigen Biomaterials ist mittlerweile zum Patent angemeldet und wurde bereits mehrfach ausgezeichnet – zuletzt mit dem Deutschen Gründerpreis. Parallel mit dem Umbau des etwa 4.000 Quadratmeter großen Gebäudes zur Produktionsstätte will traceless 40 neue Arbeitsplätze schaffen.  

bb

The construction of a demonstration plant is a decisive milestone for the bioeconomy start-up traceless materials on the way to the market launch of its innovative biomaterial. Last year, the team led by the two founders Johanna Baare and Anne Lamp received 36.6 million euros from investors and a further 5 million euros in funding from the Federal Ministry for the Environment. The search for a location for the first production facility is now over: The start-up will set up shop in the traditional building of the former Wedemann bakery in Hamburg-Harburg and build a demonstration plant.

Demonstration plant - first step towards industrialization

"After we were able to announce the financing last September, we can now finally start construction. The demo plant is the first step towards industrializing our technology. Here we want to show that we can actually produce our material on a large scale and competitively. This step is essential for our goal of making a real difference in solving plastic pollution," says Johanna Baare.

Managing Director Anne Lamp describes the location as a "real stroke of luck". "We are delighted that the previous owner, Franziska Wedemann, agreed to sell the building to a young company like us. As pioneers, we want to provide fresh impetus for a green, bio-based industry here locally and hope to attract many more companies."

Biomaterial production set to start in 2025

Where bread and rolls were baked for four decades until 2022, the Hamburg-based start-up says it wants to produce several thousand tons of traceless granulate every year from 2025. The first customers have already been found. The traceless team uses natural polymers made from plant-based residues from industrial grain processing to produce the biomaterial. The new plastic alternative is available in the form of granules that can be processed using standard technologies in the plastics and packaging industry. In addition, the biomaterial is completely compostable and can therefore be disposed of in organic waste.

"With traceless, a new, great and forward-looking company will write its own history at this location. I am delighted about this and wish the two founders and their team every success," says the former partner of bakehouse Wedemann, Franziska Wedemann, who is also Chairwoman of the Business Association for the South of Hamburg (Wirtschaftsverein für den Hamburger Süden e.V.).

40 new employees

The technology developed by traceless to produce the innovative biomaterial is now patent-pending and has already won several awards - most recently the German Start-up Award. Parallel to the conversion of the approximately 4,000 square meter building into a production facility, traceless plans to create 40 new jobs.

bb

Wetterextreme wie Hitze, Dürre und Überschwemmungen beeinflussen zunehmend das Pflanzenwachstum und die Artenvielfalt im Boden und gefährden somit die Versorgung mit wichtigen Nahrungspflanzen. Doch wie kann das Ausmaß der Klimafolgen für das Pflanzenwachstum erfasst werden? Um das zu verdeutlichen, haben Forschende und Studierende der TH Köln und der Universität zu Köln (UzK) eine Experimentierplattform etabliert und eine Software entwickelt, mit deren Hilfe die Versuchsergebnisse sofort veranschaulicht werden können.

Klimafolgen für Ökosystme anschaulich darstellen

„Unser gemeinsamer Ansatz war es, die Auswirkungen von Dürren und Überflutungen auf Pflanzenwachstum und Biodiversität anschaulich darzustellen“, sagt Marcel Bucher vom Institut für Pflanzenwissenschaften der Universität zu Köln. „Durch problemorientiertes Lernen haben wir den Studierenden die Zusammenhänge vermittelt, sodass sie selbst Experimente planen und durchführen konnten. Dazu fand ein interdisziplinärer Austausch zwischen Studierenden aus den Fachbereichen Biologie und Ingenieurwissenschaften statt.“

Neben der Plattform entwickelte das Team auch praxisorientierte Lernmodule, in denen die Studierenden eigene Konzepte zur Anpassung von Pflanzen an den Klimawandel erstellen und Experimente dazu durchführen konnten. Für die Versuche stand ihnen eine hochmoderne Versuchsanlage in einem Gewächshaus der UzK zur Verfügung, wo ein sogenannter FarmBot – ein Roboter – alle vier Stunden 144 Pflanzentöpfe bewässerte.

Gießstrategie durch neues Pumpensystem optimiert

„Wir haben vor allem die Temperatur und die Bodenfeuchte erfasst und zusätzlich die Luftfeuchtigkeit und den Luftdruck gemessen. Die Daten wurden dann an Server übertragen, ausgewertet und auf der Plattform grafisch dargestellt“, erklärt Uwe Dettmar vom Institut für Nachrichtentechnik der TH Köln. Darüber hinaus wurde der Roboter um ein Pumpensystem ergänzt, das Dettmar zufolge in der Lage ist, Wasser bis auf einen Milliliter genau zu dosieren. „So konnten wir die Gießstrategie optimieren“, sagt der Forscher.

Weather extremes such as heat, drought and flooding are increasingly affecting plant growth and biodiversity in the soil, thus jeopardizing the supply of important food crops. But how can the extent of climate impacts on plant growth be measured? To make this clear, researchers and students at TH Köln and the University of Cologne (UzK) have established an experimental platform and developed software that can be used to immediately visualize the results of the experiments.

Illustrating climate impacts on ecosystems

"Our joint approach was to illustrate the effects of droughts and floods on plant growth and biodiversity," says Marcel Bucher from the Institute of Plant Sciences at the University of Cologne. "Through problem-oriented learning, we taught the students the interrelationships so that they could plan and carry out experiments themselves. This involved an interdisciplinary exchange between students from the fields of biology and engineering."

In addition to the platform, the team also developed practice-oriented learning modules in which students were able to create their own concepts for adapting plants to climate change and carry out experiments. For the experiments, they had access to a state-of-the-art experimental facility in a greenhouse at the UzK, where a so-called FarmBot – a robot – watered 144 plant pots every four hours.

Pouring strategy optimized with new pump system

"We mainly recorded the temperature and soil moisture and also measured the humidity and air pressure. The data was then transferred to servers, evaluated and graphically displayed on the platform," explains Uwe Dettmar from the Institute of Communications Engineering at TH Köln. In addition, a pump system was added to the robot, which, according to Dettmar, is capable of dosing water with an accuracy of up to one milliliter. "This enabled us to optimize the casting strategy," says the researcher.