Bacteria
Foto: Loes Van Damme / Pixabay

Wie Bakterien die Modeindustrie umweltfreundlicher machen

Bakterien haben das Potenzial die Modeindustrie umweltfreundlicher zu machen. Sie eignen sich zur Herstellung von baumfreier Zellulose genauso wie zur Herstellung von erdölfreien Farbstoffen. Dadurch bleiben wertvolle Rohstoffe erhalten - und die Kleidung sowie deren Produktion und Entsorgung werden umweltfreundlicher.

Der österreichische Biophysiker Thomas Haschka forscht seit 2016 an der Herstellung von baumfreier Zellulose aus Bakterien. Er hat zu Hause im Badezimmer mit den Experimenten begonnen und entwickelte schließlich eine Maschine, welche die idealen Voraussetzungen für den Herstellungsprozess liefert. Die Maschine ist im Technischen Museum Wien ausgestellt.

Upcycling von organischem Abfall

Den Herstellungsprozess beschreibt der Biophysiker als einen recht einfachen. Man nimmt ein Becken, füllt es mit leicht saurem Wasser und Bakterienkulturen und füttert die Bakterienkulturen mit Zucker. Haschka verwendet das Bakterium Acetorbacter Xylinum, eine Essigmutter. Zitat: „Man benötigt für die Herstellung in erster Linie Zucker, hierfür können aber auch Lebensmittelreste wie Kartoffelschalen herhalten.“

Der Stoff entsteht durch einen Zellfilm an der Wasseroberfläche, den die Bakterienkultur bildet, um sich vor UV-Strahlen zu schützen. Um Schimmelbefall zu verhindern, müssen Temperatur und pH-Wert kontrolliert werden. Diese Funktion erfüllt die von Haschka entwickelte Maschine.

Der Produktionsprozess läuft über vier Wochen. Am Ende kann man den Film von der Wasseroberfläche abziehen und trocknen lassen. Um größere Stoffflächen zu erhalten, kann man auch mehrere Filme aneinanderlegen, so dass diese im Trocknungsprozess zusammenwachsen.

Bis zur Phase des gereiften Stoffes ist das Verfahren aus ökologischer Sicht unproblematisch. Es basiert auf agrarischen Abfallprodukten und bildet mit einem biologisch abbaubaren Material einen geschlossenen Kreislauf.

Forschungshürde Hydrophobierung

Anschließend muss die bakterielle Zellulose allerdings hydrophob gemacht werden, um nutzbar zu werden. Haschka: „Wir haben mit dem industriell eingesetzten Produkt Dystar Wet Fest gearbeitet. Um umweltfreundlich zu sein, müsste man nach einem anderen Verfahren suchen – zum Beispiel über natürliche Säuren, wie Zitronensäure. Aber schon jetzt ist das Verfahren weit besser als jenes der Baumwollherstellung. Baumwolle muss ein halbes Jahr am Feld wachsen. Bakterielle Zellulose kann in kurzer Zeit, lokal und auf kleinem Raum produziert werden.“

Bakterielle Zellulose hat aber noch weitere Vorteile. Diese
- übertrifft Baumwolle in Widerstandsfähigkeit und Hautkomfort;
- muss nicht gewebt werden, da sie als Fläche geerntet werden kann;
Last but not least könnten sowohl große Baumwollfelder als auch das Weben und der weltweite Versand von Baumwolle obsolet werden.


Maschine zur Herstellung von Bakterieller Cellulose

Die von Thomas Haschka entwickelte Maschine zur Herstellung von bakterieller Zellulose.

Disruptives Potenzial

Der Biophysiker sieht disruptives Potenzial in bakterieller Zellulose und hat die Vision von lokalem vertical farming in urbanen Umgebungen.

Haschka wollte die Methode mit seinem Start-up Xylinum Fabrics ursprünglich industrietauglich machen. Von dem Vorhaben ist er in der Zwischenzeit allerdings abgekommen. Zunächst will er sein Wissen über die Non Profit Organisation Thr34d5 interessierten Endverbrauchern zur Verfügung stellen. Er schließt aber nicht aus, seine Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zu einem späteren Zeitpunkt fortzusetzen.

Garn vs. Stofffläche

Haschka ist nicht allein mit seiner Vision. Das australische Technologieunternehmen Nanollose gewinnt Zellulose aus flüssigen Kokosnussabfällen. Diese werden von Bakterien zu Zellulose vergärt. Die Zellulose wird getrocknet, zerkleinert und zu Garn aufbereitet. Das sogenannte Nullarbor ist umweltfreundlich und eine nachhaltige Alternative zu Baumwolle und Viskose. Für die Herstellung von Viskose werden jährlich weltweit 150 Millionen Bäume gefällt, zerkleinert und mit bedenklichen Chemikalien behandelt, so die Argumentation in der Pressemitteilung.

Bei Nanollose spinnt man aus der bakteriellen Zellulose ein Garn und hat bereits einen Pullover daraus gestrickt.  Revolutionärer wäre freilich Haschkas Lösung, bei welcher der Webprozess wegfällt.


Pullover made from Nanollose

© Nanollose

Auch das deutsche Unternehmen ScobyTec fertigt bakterielle Zellulose – verarbeitet diese allerdings zu Kunstleder. Erste Produkte – wie Laptop-Etuis und Kinderschuhe sind auf der Website abgebildet.

Kids shoes Ricosta

Ricosta Kids Shoes © ScobyTec


Erdölfreie Textilfarben aus Bakterien

„Es ist höchste Zeit, umweltfreundliche Alternativen zu synthetischen Farbstoffen zu finden“, sagt Karin Fleck, Chemikerin und Gründerin des Vienna Textile Lab. Der Färbeprozess von Textilien verursacht 22 Prozent des industriellen Abfalls weltweit. Synthetische Farbstoffe können toxisch sein und enthalten umweltbelastende Hilfs-Chemikalien wie chromhaltige Beizmittel. Je nach Färbeprozess landen 40 Prozent dieser Stoffe im Abwasser.

Der Prozess ist chemikalienintensiv, umweltbelastend und nicht nachhaltig. Manche synthetischen Textilfarben wirken sich überdies schädlich auf die Gesundheit der Menschen aus – vor allem jene der Färber*innen und Näher*innen, die diesen permanent ausgesetzt sind.

Bakterien färben umweltfreundlicher

Fleck sieht in Bakterien die intelligenteste, umweltfreundlichste und ressourcenschonendste Art, Farbe zu produzieren: Bakterien kommen in der Natur vor, können als Stämme im Labor gelagert – und jederzeit vermehrt werden. Sie synthetisieren die Farbe in einem natürlichen Prozess und während des gesamten Produktionsprozesses entstehen kaum CO2-Emissionen.

Der Färbeprozess
- erzeugt 90 Prozent weniger CO2;
- erfordert, 95 Prozent weniger Wasser;
- hinterlässt 99 Prozent weniger giftigen Abfall;

Die Kategorie Bakterien, die im Vienna Textile Lab zum Einsatz kommt, produziert von Natur aus bestimmte Farbstoffe - als sekundäre Stoffwechselprodukte. Diese dienen den Bakterien als Schutz vor UV-Strahlen, Kälte und Nahrungskonkurrenten. Eben diese Farbstoffe eignen sich auch zum Färben von Textilien.

Nach zwei Jahren intensiver Forschung haben Fleck und ihr Team schon viele Probleme gelöst und sind in der Lage Einzelstücke zu färben. Unterstützt wurden sie von der Färberei Fritsch und dem Bakteriographen und Künstler Erich Schopf. Im Projekt Biogene Farbstoffe soll in den kommenden drei Jahren die Marktreife erreicht werden. Projektpartner ist das Institut für Angewandte Synthetische Chemie an der TU Wien. Gemeinsam erhielten sie eine Förderung von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG).

Farbecht, lichtecht und waschecht

Auf Bakterien basierende Farben haben ähnliche Eigenschaften wie herkömmliche synthetische Farben. Sie sind farbecht, lichtecht und waschecht. Die Farbpalette, die sie abdecken, ist vielfältig. Allerdings gibt es auch problematische Farben, wie Schwarz und Grün. Grün, weil es in der Natur nicht so beständig ist. Fleck: „Diese Farben muss man mischen.“

Stoffe mit Baktrien-gefaerbt

Stoffe mit Bakterien gefärbt © Vienna Textil Lab

Durch die chemische Struktur eignen sich Textilfarben aus Bakterien für eine Vielzahl von Stoffen. „Wir haben schon viel ausprobiert und mit tierischen, pflanzlichen und synthetischen Fasern sehr gute Ergebnisse erzielt – aber auch mit Orangenfasern, Polyester und PLA-Filamenten. Allerdings eignet sich nicht jede Farbe für jedes Material.“  PLA-Filamente (Polylactide) werden neben Weberei und Strickerei auch im 3D-Druck eingesetzt.

Einzigartig an Textilfarben aus Bakterien ist die Möglichkeit, die Bakterien direkt auf den Stoff aufzubringen, wo sie sich ausbreiten und ein Muster entwickeln. Fleck: “Das ist eigentlich ein Fehler. Aber die Designer hat es begeistert. Wir versuchen auch zu verstehen, was gebraucht wird.“

Gekommen, um zu bleiben

Die Chemikerin ist überzeugt davon, dass biobasierte Rohstoffe gekommen sind, um zu bleiben. In Gesprächen mit Industrievertretern beobachtet sie ein großes Interesse an Informationen. Der Kreis jener, der auch bereit ist, in neue Technologien zu investieren, sei jedoch noch verhältnismäßig klein.

Text: Hildegard Suntinger (13.11.2019)



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