Wasser sparen und schützen – mit Technologie aus RLP

^{Robert Habeck, Bundesminister für Wirtschaft und Klimaschutz. Foto: AiF Projekt GmbH}

Aus Rheinland-Pfalz dabei: prometho und das Forschungsinstitut Glas - Keramik

Prometho, der Bonefelder Spezialist für nachhaltige Tinten, und das Forschungsinstitut Glas - Keramik aus Höhr-Grenzhausen haben mit BMWK-Förderung Produkte entwickelt, die Ressourcen schonen und Wasser schützen. Sie zeigten in Berlin ihre Umwelttechnologien.

Tinten-Innovation: Farbe aus Pflanzenresten für umwelteffizientes Färben und Drucken

Prometho ist auf die Entwicklung und Herstellung von nachhaltigen Tinten, Pigmentdispersionen und Druckfarben spezialisiert. Die Chemikerin Ruth Hoffmann wirkt dabei als kreativer Entwicklerkopf des im Jahr 2000 gegründeten Unternehmens. Mit ihrem Mann, dem Physikingenieur Jens Christoph Hoffmann, findet sie Lösungen für häufige Nachteile des herkömmlichen Farbdrucks: Bislang sind oft weder die Farben selbst besonders nachhaltig, noch verläuft der Prozess des Färbens auf umwelteffiziente Weise.

„Wenn beispielsweise Textilien durch große Färbetrommeln gezogen werden, muss das Gewebe anschließend mehrfach gewaschen werden, um die überschüssige Farbe zu entfernen. Das führt zu starker Wasser- und Energienutzung“, erklärt Ruth Hoffmann. „Am Ende gilt es, die umfangreichen Rückstände zu entsorgen. Ein solch aufwendiges Verfahren rechnet sich nur für große Flächen.“

„Für uns ist es das Ziel, dass bedrucktes Material recyclingfähig ist, und dafür ist nachhaltige Tinte entscheidend. Unsere Tinte soll ohne bedenkliche Inhaltsstoffe auskommen, aus Pflanzenresten gewonnen und in einem umwelteffizienten Prozess verarbeitet werden – bei sehr guten Produkteigenschaften.“

^{Ruth Hoffmann, prometho Foto: prometho}

Klare Kriterien für Nachhaltigkeit bei Tinte

Für prometho gibt es drei Säulen der Nachhaltigkeit:

1. Die Tinte selbst ist frei von flüchtigen organischen Verbindungen und deklarationspflichtigen Inhaltsstoffen. Pflanzen und Pflanzenabfälle, etwa Rebschwarz aus Weinblättern oder Rot aus Krappwurzeln, stellen das bevorzugte Ausgangsmaterial dar. Derzeit liegt der Anteil der pflanzlichen Inhaltsstoffe bei mehr als 90 Prozent.
2. Der Färbeprozess schont die Ressourcen. Vor- und Nachbehandlung des zu bedruckenden Materials sind nicht erforderlich. Der Farbauftrag mit Druckköpfen und Düsen erfolgt so präzise, dass das anschließende Auswaschen entfällt.
3. Entsorgung und Recycling sind kein Problem: Die bedruckten Textilien lassen sich problemlos entfärben und neu verwenden oder umfärben. Die entzogene Farbe ist für den Hausmüll geeignet.

„Tinte ist ein hochkomplexes Produkt, das durch sensible Komponenten der Druckmaschinen läuft und über wichtige Produkteigenschaften wie Licht- und Reibeechtheit verfügen muss. Die Förderung hat es uns ermöglicht, nachhaltige Tinte zu entwickeln und die Expertise von möglichen Anwendern einzubinden.“

^{Jens Christoph Hoffmann, prometho Foto: prometho}

Von der Innovation zum Markterfolg

Bis zur breiten Anwendung sind noch ein paar Hürden zu nehmen. Als Abnehmer haben Ruth und Jens-Christoph Hoffmann in erster Linie die Druckmaschinenhersteller im Visier. Die prometho-Tinte ist jedoch teurer als herkömmliche Tinte, und die Testphasen der Anwender dauern bis zu drei Jahre. Darum hoffen die beiden auch auf weitere Anwendungsbereiche für nachhaltige Tinte – außer dem Textil- und Verpackungsdruck sind dies der Kreativbereich, Batik und Schreibwaren.

^{Diese Jacke wurde per Digitaldruck mit Tinte von prometho bedruckt. Die Jacke besteht aus Polyamid und Polyester. Für Naturfasern und Mischgewebe ist die prometho-Tinte ebenso geeignet. Foto: prometho}

Neue Umwelttechnologie bindet Schadstoffe aus belasteten Bereichen

Tonrohstoffe sowie Huminstoffe – Substanzen, die beim Abbau abgestorbener Materie im Boden entstehen – haben nützliche Eigenschaften, die sich miteinander kombinieren lassen: Sie nehmen Atome oder Moleküle aus Flüssigkeiten auf und können somit Schadstoffe binden (Adsorption). Dies hatten das Forschungsinstitut Glas - Keramik (FGK) und sein Kooperationspartner Humintech aus Grevenbroich bereits in früheren Projekten festgestellt. Weil beiden der Schutz von Wasser und Boden am Herzen liegt, beschlossen sie, ihre Ideen zu einer einsatzfähigen Innovation weiterzuentwickeln. So brachten Christoph Piribauer (FGK) und Berthold Stern (Humintech) das Umwelttechnologie-Vorhaben in Gang, das sie auf dem Innovationstag Mittelstand in Berlin vorstellen.

Ein Granulat aus Naturrohstoffen mit breitem Einsatzspektrum für die Wasseraufbereitung

Das Ergebnis der Zusammenarbeit ist ein Granulat, das draußen, direkt an belasteten Stellen, eingesetzt werden kann. Denn es besteht aus rein natürlichen Substanzen. Die beiden Komponenten des Verbundmaterials – Tonrohstoffe und Huminstoffe – verfügen jeweils über ein breites Adsorptionsfeld. In Kombination miteinander entfernen sie beispielsweise Arsen, Kupfer, Zink, Cadmium und Quecksilber aus wässrigen Medien, ohne selbst umweltschädliche Substanzen in die Natur einzutragen.

Technisch würde die Dekontaminierung so funktionieren: Ein Drainagesystem, etwa in Randbereichen von Verkehrswegen, sammelt die vom Regen gelösten Schadstoffe. Das Granulat befindet sich im Drainagesystem und bindet sie. Je nach Belastungsgrad wird es dann ausgetauscht.

„Tone haben unter anderem eine sehr aufnahmefähige Schichtstruktur und Oberflächenladung. Huminstoffe wiederum verfügen über verschiedene funktionelle Gruppen, die unerwünschte Substanzen binden können. Kombinieren wir beides, können wir viele relevante anorganische und organische Verbindungen unschädlich machen, zum Beispiel im Grundwasser.“

^{Marcel Engels, Arbeitsgruppenleiter Silikatkeramik, Forschungsinstitut für Glas - Keramik Foto: FGK}

Verkehrswege und Industrieflächen lassen sich dekontaminieren

Vorgesehen ist die Anwendung als Filtersystem in Umweltbereichen, die besonders hohe Schadstoffwerte aufweisen. Dazu zählen Verkehrswege, die durch Materialabrieb, Verschleiß und Emissionen belastet sind, sowie industriell genutzte Flächen.

Die Förderung war für die Innovation entscheidend

„Für beide Projektpartner ist die interdisziplinäre Entwicklungsarbeit im Rahmen des durchgeführten Vorhabens für beide Teilnehmer ein wirtschaftliches und technologisches Risiko“, erläutert Marcel Engels, Arbeitsgruppenleiter Silikatkeramik bei FGK. Der Personaleinsatz und der Aufwand für Analysen waren hoch. „Die Durchführung des Vorhabens war somit nur mit der Förderung möglich“, ergänzt er. Das funktionsfähige Kompositprodukt wurde innerhalb der Projektlaufzeit fertig und könnte die bestehenden Produktlinien von Humintech erweitern.

^{Filtratversuche mit dem Granulat: Im Labor testeten die Projektbeteiligten, wie sich die Eigenschaften zur Schadstoffbindung von Huminstoffen und Tonrohstoffen optimal kombinieren lassen. Hier im Bild liegen die schwarzen Ton-Huminstoff-Granulate auf einer Quarzsandschicht und wurden mit einer Kupfer-Zink-Schadstofflösung beregnet. Der Vergleich zwischen der Anfangs- und der Endkonzentration zeigt an, wie effizient das Granulat filtert. Foto: FGK}

Allerdings: „Für die Überführung in ein marktreifes Filtrationssystem bedarf es noch weiteren Know-Hows, insbesondere aus dem Bereich der Filtertechnik“, bemerkt Marcel Engels. Sein Wunsch: Rückenwind von den Behörden, damit sich das System für öffentliche und industrielle Zwecke ausrollen lässt.

In diesem Punkt ist er sich übrigens mit den Hoffmanns von prometho einig. Ruth Hoffmann sieht in komplexen und je nach Land unterschiedlichen Normen und Vorgaben ein mögliches Hindernis für Innovationen. Weniger Bürokratie - dies könne helfen, kleine und mittlere Unternehmen in ihrem Innovationsdrang zu stärken statt auszubremsen.