Chitosan ersetzt PFAS: Textilien im grünen Anzug

Ob Regenjacke, beschichtete Verpackungen oder die Küchenpfanne – sie enthalten alle per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (kurz: PFAS). Seit Jahren stehen sie in schlechtem Ruf, denn einige PFAS-Vertreter sind sowohl für uns selbst, als auch unsere Umwelt schädlich. Am Fraunhofer IGB haben wir eine biobasierte Alternative aus Chitosan erforscht, die in der Textilindustrie die schädlichen Chemikalien ersetzen kann.

Es ist Mitte Juni: Eigentlich sollten wir die Sonne und warme Temperaturen genießen − stattdessen ist die Regenjacke im Dauereinsatz. Ganz schön deprimierend. Doch unabhängig von der Jahreszeit und unsere Meinung zu diesem Wetter, haben die aufgezählten Alltagsgegenstände noch etwas anderes gemeinsam. Das Stichwort lautet: Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen, kurz gesagt PFAS. Die teils schädlichen Chemikalien befinden sich nämlich sowohl in Outdoor-Jacken als auch in Küchenutensilien wie Pfannen oder Waffeleisen. Trotz einiger funktionaler Eigenschaften haftet ihnen seit Jahren ein schlechter Ruf an: Einige der PFAS-Vertreter sind für Mensch und Umwelt schädlich. Aus diesem Grund haben wir es uns am Fraunhofer IGB zur Aufgabe gemacht, unschädliche Alternativen zu finden, mit denen sich PFAS substituieren lassen.

Chitosan als nachhaltiges Biopolymer in der Textilindustrie

In der Textilindustrie wird Chitosan, welches sich von Chitin ableitet, bereits als biobasiertes und umweltfreundliches Schlichtemittel eingesetzt. Das Besondere an dem natürlichen Biopolymer ist die Eigenschaft, dass es durch Zugabe milder Säuren in Wasser gelöst und erst dadurch als Textilhilfsmittel eingesetzt werden kann. Chitin ist ein nachwachsender Rohstoff, der sich aus allerlei Abfallstoffen und damit recht günstig und aus lokal verfügbaren Ressourcen gewinnen lässt: Krabbenschalen, Insektenhäuten und -panzern oder Zellwänden von Pilzen – somit kann es sogar vegan sein.

Vielseitiger Einsatz von Chitosan in der Textilveredlung

Im Projekt »Hydrofichi« konnten wir zeigen, dass Textilien durch eine Beschichtung mit einer All-in-One-Formulierung aus modifiziertem Chitosan wasserabweisend ausgerüstet werden können. Dies ermöglicht den Ersatz toxischer und erdölbasierter Stoffe, die aktuell in der Textilveredlung verwendet werden. Für die Hydrophob-Ausrüstung nutzen wir Chitosan als Gerüst. Denn es verfügt über Bindestellen, an die wir Moleküle mit den gewünschten hydrophoben Eigenschaften anheften. Für die Quervernetzung des modifizierten Chitosans auf dem Textil greifen wir auf klassisch chemische Methoden zurück oder wir verwenden biobasierte, darunter auch biotechnologisch funktionalisierte, Quervernetzer-Moleküle. Weitere Vorteile: Das Textil wird mit der Beschichtung nicht nur wasserabweisend, vielmehr wird zugleich die Abriebfestigkeit erhöht und die Knitteranfälligkeit vermindert. Die chitosanbasierte Hydrophob-Ausrüstung kann somit PFAS in Anwendungen mit geringeren bis mittleren Anforderungen ersetzen.

Partnerschaftliche Erfolge am Fraunhofer IGB

Am Fraunhofer IGB konnten wir gemeinsam mit unseren Partnern aus der Textilindustrie, den Deutschen Instituten für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) sowie den beiden Unternehmen J.G. Knopf´s Sohn in Helmbrechts und Textilchemie Dr. Petry aus Reutlingen, einen signifikanten Anteil nachwachsender Rohstoffe in der Veredlung integrieren. Dies stellt bislang ein Alleinstellungsmerkmal in der Veredlung von Textilien dar.

Nachhaltige Lösungen für weitere Industriezweige möglich

Außerdem konnten wir die wasserabweisende, chitosanbasierte Ausrüstung bereits erfolgreich auf Papier und Pappe anpassen. Im Projekt »ExpandChi«, dem Nachfolger des oben genannten »Hydrofichi«, erforschten wir weitere Einsatzmöglichkeiten der Chitosan-Modifikationen, in dem wir die bereits entwickelten Formulierungen verbessert und die Waschpermanenz erhöht haben. Zu guter Letzt können wir nachhaltige wasserabweisende Beschichtungen anbieten. Gerne untersuchen wir im Kundenauftrag oder geförderten Projekten neue Anwendungen und Verwertungsstrategien für Sie.