Innovationsraum: BioTexFuture - CircWool - Recycling-Technologie für Wollabfälle zur Reintegrierung in einen zirkulären textilen Kreislauf

Abstract

Das Verbundvorhaben CircWool wurde im Innovationsraum BIOTEXFUTURE durchgeführt und hatte zum Ziel, neue Verfahren zur stofflichen Rückgewinnung von Keratin aus Wollreststoffen zu entwickeln und deren Weiterverarbeitung in faserförmige oder funktionale Materialien zu demonstrieren. Ausgangspunkt des Projekts war die bislang unzureichende stoffliche Nutzung grofler Mengen an Roh- und Restwolle, die aufgrund von Qualitätsstreuungen, fehlenden Marktzugängen oder regulatorischen Anforderungen häufig entsorgt oder lediglich energetisch verwertet wird. Wolle besteht zu einem überwiegenden Anteil aus dem Strukturprotein Keratin. Dieses Protein stellt grundsätzlich einen hochwertigen, biobasierten Rohstoff dar, ist jedoch aufgrund seiner stark vernetzten molekularen Struktur nur schwer zugänglich. Insbesondere die hohe Dichte an Disulfidbrücken innerhalb und zwischen den Keratinmolekülen verleiht der Wollfaser ihre Stabilität, erschwert jedoch einen gezielten chemischen Aufschluss. Vor diesem Hintergrund bestand ein zentrales Anliegen des Projekts darin, geeignete chemische Aufschlussstrategien zu identifizieren, die eine kontrollierte Rückgewinnung von Keratin ermöglichen und gleichzeitig eine Weiterverarbeitung zu höherwertigen Materialien erlauben. Zur Erreichung dieser Zielsetzung wurden im Projekt gezielt experimentelle Arbeiten durchgeführt, die sich auf den chemischen Aufschluss von Wolle, die Charakterisierung der gewonnenen Keratinlösungen sowie deren Weiterverarbeitung bis hin zur Faserherstellung erstreckten. Unterschiedliche Extraktionsverfahren wurden untersucht, die resultierenden Keratinlösungen strukturell und prozesstechnisch charakterisiert und deren Eignung für nachgelagerte Verarbeitungsschritte – insbesondere die Faserherstellung bewertet. Der Fokus lag dabei auf der Analyse der zugrunde liegenden Reaktionsmechanismen, der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen der gewonnenen Keratinfraktionen sowie der Übertragbarkeit der entwickelten Prozessketten auf skalierbare, industriell relevante Verfahren. Im Rahmen des Projekts konnte ein belastbarer Proof-of-Principle für die stoffliche Nutzung chemisch recycelter Wollreststoffe erbracht werden. Es gelang erstmals, auf Basis von Wollhydrolysat eine vollständig biobasierte Keratinblendfaser mit einem Keratinanteil von mindestens 50 % herzustellen und diese über einen skalierbaren Nassspinnprozess bis in den Pilotmaflstab zu verarbeiten. Darüber hinaus wurden reduktive Extraktionsverfahren identifiziert, die den Erhalt höhermolekularer Keratinfraktionen ermöglichen und damit eine vielversprechende Grundlage für die zukünftige Entwicklung reiner Keratinfasern darstellen. Die erzielten Ergebnisse belegen das grundsätzliche Potenzial chemischer Recyclingansätze für die hochwertige stoffliche Verwertung von Wollabfällen und bilden eine tragfähige wissenschaftliche Basis für weiterführende Prozessoptimierungen und industrielle Anschlussprojekte.