Lyocellfaserstoffe aus Baumwolltextilabfallfraktionen
Projektleiter: Dr. Peter Bauer
Projektnummer: 49MF220247
Laufzeit: 01.05.2023 – 31.10.2025
Aufgabenstellung
Aus Postconsumer-Baumwolltextilabfällen sollte Chemiezellstoff gewonnen werden, um diesen nach dem Lyocell- bzw. AlCeRu-Spinnprozess aus dem Lösungsmittel N-Morpholin-N-oxid (NNMO) zu Filamenten bzw. Stapelfasern verarbeiten zu können, die aus 100% recycliertem Rohstoff bestehen. Um Baumwollabfälle durch mechanische und chemische Prozess-Schritte in einen gereinigten, spinnbaren Zellstoff umzuwandeln, sollten Daten und Kenntnisse über die erforderlichen verfahrenstechnischen Grundoperationen und Parameter erarbeitet werden. Ein lyocellfähiger Chemiezellstoff erfordert einen Polymerisationsgrad von 400-500, der durch gezielten Abbau der Baumwollcellulose erreicht werden soll.
Ergebnisse
Farbige Baumwollreißfaserfraktionen aus dem Sortierbetrieb wurden Aufbereitungsversuchen für die Zellstoffgewinnung unterzogen. Die Metallgehalte der Fraktionen wurden über IPC-OES quantifiziert und durch gezielte Extraktion reduziert. Eine besondere Herausforderung besteht in der Entfernung der Metallionen. Kritische Metalle sind vor allem Eisen, Kupfer, Nickel, Chrom, Mangan und Molybdän (Fe; Cu; Ni; Cr; Mn; Mo). Des Weiteren wurde das Abbauverhalten der Baumwollcellulose in den Abfallfraktionen nach alkalischer und saurer Behandlung sowie nach der Bleiche studiert. Um das unterschiedliche Verhalten der Farbstoffe in den Behandlungsschritten zu untersuchen, kamen nach Farbe sortierte Rohstoffmuster zum Einsatz. Damit konnte das unterschiedliche Verhalten der Farbstoffe in den Behandlungsschritten untersucht werden.
Anwendung
Chemiezellstoffe aus Baumwolltextilabfällen leisten einen Beitrag zur Lösung des Rohstoffproblems. Bis 2030 wird der pro-Kopfbedarf an Cellulosefasern von 3,7 kg im Jahre 2012 auf 5,4 kg ansteigen. Jedoch können nur 3,1 kg dieses Bedarfs durch Baumwolle gedeckt werden. Damit werden 2030 2,3 kg des Prokopfbedarfs fehlen. Dieser zu erwartende Mangel wurde durch das Schlagwort „Cellulose Gap“ adressiert. Nicht allein der zu erwartende Mangel an Cellulosefasern“, sondern auch die Kohlenstoff- und Wasserbilanz sowie der enorme Landbedarf der Baumwollproduktion schaffen mittelfristig eine Problematik globaler Dimension. Dazu sollen Bauwollbasierte Textilabfälle als Rohstoffquelle einbezogen werden.
