ReFi(b)re – Von der Schutzbekleidung zur Flammschutzhaube – Entwicklung und Erprobung einer Kreislaufführung durch das Recycling von Hochleistungsfasern in der persönlichen Schutzausrüstung
Projektdurchführung
Hochschule Niederrhein
Textil- und Bekleidungstechnik
Center Textillogistik (CTL)
Reinarzstr. 49
47805 Krefeld
Zielsetzung
Die Persönliche Schutzausrüstung (PSA) verschiedener Einsatzkräfte (Polizei, Rettungskräfte, Dienstkleidung, Feuerwehrbekleidung, u.ä.) wird aus einer Fasermischung von Hochleistungsfasern wie z.B. Aramiden hergestellt. Diese Fasern bieten nicht nur eine sehr gute Performance gegen Hitze, sie sind auch als hochwertiger Sekundärrohstoff für weitere Anwendungen interessant, da die entscheidenden Fasereigenschaften inhärent sind und somit auch nach zahlreichen Waschgängen am Ende des Lebenszyklus noch vorhanden, dennoch werden sie derzeit am Ende ihrer Tragedauer nur thermisch verwertet. Ziel ist es diese Fasern durch mechanisches Recycling (Faser-zu-Faser-Recycling) wiederzugewinnen und als rezyklatbasiertes Garn in neuer Bekleidung zu nutzen. Der Fokus liegt auf der Stapelfaserqualität, um diese in der Wiederverspinnung möglichst gut verarbeiten zu können.
Leider steht ein hochkomplexes Kombinieren von Funktionen bei möglichst geringen Gewicht einem recyclingfreundlichen Design konträr gegenüber. Beim Recycling von Textilien ist Sortenreinheit gewünscht, die Realität konfrontiert aber mit einer großen Menge an Mischgeweben aufgrund von Kostenoptimierung oder aber auch zur Erzielung bestimmter Eigenschaften, daher soll die PSA zunächst auf Recyclingfähigkeit untersucht werden. Die Rückgewinnung hochwertiger Rezyklate bildet eine der Grundlagen für eine geschlossene zirkuläre Wirtschaft. Durch den Projektansatz des Faser-zu-Faser-Recyclings basierend auf einer Fasermischung kann dieses mechanische Recycling auch für nicht sortenreine Textilien weiterentwickelt werden. Welche Herausforderungen und Möglichkeiten bestehen bei der Entwicklung eines Closed- Loop Produkts mit hohem Rezyklatanteil aus alter Arbeitsschutzkleidung mittels mechanischem Faser-zu-Faser-Recycling? Eine bekannte Hürde beim Post-Consumer-Waste (getragener PSA) ist das Abtrennen der Reflektorstreifen, dies soll durch ein Austesten von Equipment in einen automatisierten Prozess überführt werden.
Arbeitsschritte
Die gesammelten Anzüge werden je nach Aufmachungsart und Reinigungszustand aufgeteilt und in die Verwertung gegeben. Nach dem mechanischen Recycling soll die gewonnene Fasermischung als Beimischung in der Garnherstellung wiederversponnen werden. Die Stapelfaserqualität soll mit den Ansprüchen der Spinnerei abgeglichen werden. Verschiedene Mischungsverhältnisse und Spinnverfahren werden getestet, dann soll eine Garnqualität ausgewählt und ausgesponnen werden. Dieses Garn wird im Anschluss zu einem Gestrick verarbeitet und schließlich zu einer Flammschutzhaube konfektioniert.
Das Center Textillogistik (CTL) übernimmt sowohl die Projektkoordination als auch die textiltechnische Begleitung und Umsetzung im Labormaßstab. Beim CTL handelt es sich um eine Forschungskooperation zwischen dem Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML und der Hochschule Niederrhein.
Als Kooperationspartner fungieren die Firma ALTEX Textil-Recycling GmbH & Co. KG mit langjähriger Erfahrung im Bereich der Reißfasern, welche das Faser-zu-Faser-Recycling übernehmen und die Vorbereitungsverfahren testet und im Bereich der Strickerei und Konfektion, die Firma Comazo GmbH & Co. KG aus Albstadt, welche Spezialisten im Bereich Arbeits- und Schutzwäsche sind.
Ergebnisse
Grundsätzlich lässt sich feststellen, dass die gesammelte Persönliche Schutzausrüstung sehr unterschiedlich in ihrer Recyclingfähigkeit ist. Die einlagige Arbeitsbekleidung mit nur wenig zusätzlichen Funktionen und einem einzelnen, aufgesteppten Reflektorband am Saum, lässt sich sehr gut für das Recycling vorbereiten. Die Bearbeitung der Feuerwehrbekleidung ist deutlich aufwendiger und zeigt, dass die ausrangierten Teile sehr lange im Einsatz waren. Unverkennbar sind die Konstruktionen der Feuerwehrbekleidung über die Jahre immer komplexer und diverser geworden. Viele Funktionalitäten und Designmaßnahmen sind zur Grundfunktion, dem Schutz vor Feuer, dazu gekommen. Diese Vielzahl an Funktionalitäten macht es extrem aufwendig die Bekleidung zu zerlegen und die Störelemente vor dem Recycling zu entfernen. Grundsätzlich lässt sich feststellen, dass von dem Ausgangsmaterial der Feuerwehrbekleidung je nach Design nur ca. 30-40 % in die hochwertige Verarbeitung zu einem neuen Garn verwertet werden können.
Eine weitere, kritische Beobachtung ist die bestehende Wasserabweisung bei der abgelegten Schutzkleidung. Die Mechanik im Recyclingprozess bedingt keine Entfernung der Fluorcarbone, auch am resultierenden Garn lässt sich eine Wasserabweisung feststellen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die derzeitige Feuerwehrbekleidung hinsichtlich ihrer Haltbarkeit konzipiert wurde und dies nach der Verwertungspyramide der Abfallhierarchie dem Recycling vorzuziehen ist. Zukünftige Schutzbekleidung könnte über modulare Designs recyclinggerechter gestaltet werden, da somit die Problematik des mehrlagigen Aufbaus adressiert würde. Allerdings besteht weiterhin ein Diskrepanz zwischen der Recyclingfähigkeit und der Menge an Funktionalitäten. Ein Umdenken in der Notwendigkeit all dieser Zusatzapplikationen und der gewohnten, hohen Öl- und Wasserabweisung, hin zu einem Reduzieren auf tatsächlich erforderliche Features wäre im Sinne der weiteren Verwertung. Potenziell ist der Fokus hinsichtlich der mengenmäßig relevanteren PSA zu legen, welche heute schon gut geeignet für das Faser-zu-Faser-Recycling ist. Hier sind gezielte Optimierungen, wie z.B. Reflektormaterialien leicht abtrennbar zu gestalten, Wasserabweisung mit fluorfreier Ausrüstung zu generieren o. Ä. Erfolg versprechend. Eine massenbasierte Allokation kann hinsichtlich der Umweltbilanz sinnvoll sein. Die Feuerwehrbekleidung könnte man ihren Normen entsprechend in ihrer Komplexität belassen.
Öffentlichkeitsarbeit
Zur Veröffentlichung der Ergebnisse wurde ein Vortrag beim 7.Textillogistik-Forum: Zukunftsimpulse für eine nachhaltige Textillogistik gehalten. Dieses fand am 02. Juli 2025 in Dortmund statt, veranstaltet vom Center Textillogistik (CTL) der Hochschule Niederrhein in Mönchengladbach und dem Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik (IML) in Dortmund. Ziel des Forums ist es, regelmäßig Vertreter*innen aus der Textil- und Logistikbranche zusammenzubringen und den fachlichen Austausch zu fördern.
Des Weiteren wurde ein Vortrag über die Ergebnisse des ReFibre- Projekts bei dem DORNBIRN-GFC (Global Fiber Congress) gehalten. Der 64. Dornbirn Global Fiber Congress in Dornbirn, Österreich, ist eine internationale Fachkonferenz der Faser-, Textil- und Non-woven-Industrie, bei der Innovationen, Nachhaltigkeit und zukunftsweisende Technologien im Mittelpunkt stehen. Zudem wurde die Flammschutzhaube auf der Aachen‑Dresden‑Denkendorf International Textile Conference 2025 (ADD-ITC) am 27.–28. November 2025 im Eurogress Aachen in Aachen ausgestellt.
Fazit
Technologisch ist die Verarbeitung von 50 % Rezyklatfasern als Faserbeimischung in der Spinnerei grundsätzlich umsetzbar, jedoch spielen Faktoren wie verfügbare Volumina, wirtschaftliche Realisierbarkeit und die vergleichsweise günstigen Primärrohstoffe eine entscheidende Rolle. Eine geringfügige Reduktion der Faserperformance muss bei Sekundärrohstofakzeptiert werden. Zudem ist zu berücksichtigen, dass Spinnereien bislang auf reine Primärfasern ausgerichtet sind und der Übergang zu Rezyklatfasern einen Anpassungsprozess erfordert. Hierfür werden Spezifikationen für Rezyklatfasern notwendig, die unter anderem die Menge an ungeöffneten Garnresten, in dem sogenannten „Trash-Content“ definieren und einen maximal akzeptablen Anteil festlegen. Bei einer strategischen Entscheidung zugunsten der Kreislaufwirtschaft können die notwendigen technologischen Prozesse skaliert und optimiert werden. Zwei zentrale Aspekte, die weiterhin wissenschaftlich betrachtet werden sollten, sind zum einen die Hydrophobierung der Schutzbekleidung (insbesondere Fluorcarbone) und zum anderen die Optimierung der Sortierprozesse nach Materialzusammensetzung und Design/Produktkategorie. Trotz bestehender Zielkonflikte und Herausforderungen ist ein Closed- Loop Produkt mit 50% Rezyklatanteil aus post- Consumer PSA technologisch möglich.