Outdoor-Liebhaber und Sportler sch\u00e4tzen sie ungemein: wasserabweisende Jacken und Hosen. Viele Verbraucher sind sich allerdings nicht bewusst, dass die Chemikalien, die zur Funktionalisierung der Textiloberfl\u00e4che verwendet werden, oftmals die Umwelt belasten: Um sie wasserabweisend zu machen, versieht man die Textilien meist mit organischen Fluorverbindungen (Perfluorcarbone = PFC), die enorm stabil, biologisch kaum abbaubar und potenziell giftig sind. Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Grenzfl\u00e4chen- und Bioverfahrenstechnik IGB und der Hohenstein Group forschen an einer umweltfreundlichen und nachhaltigen Methode, um Textilien wasserabweisend zu gestalten.<\/p>\n
Aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften reichern sich PFC weltweit in der Umwelt an: im Wasser, in der Luft, im Boden, in Pflanzen und im Blut von Tieren und Menschen. Die gef\u00e4hrlichsten unter ihnen, Perfluoroktansulfons\u00e4ure (PFOS) und Perfluoroktans\u00e4ure (PFOA), verweilen bis zu neun Jahre im menschlichen K\u00f6rper. Sie gelten als krebserregend und fortpflanzungsgef\u00e4hrdend. Die Herstellung und Nutzung von PFOS wurde bereits verboten, ab 2020 gilt das Verbot auch f\u00fcr PFOA. Momentan nutzt die Textilindustrie noch andere langkettige Fluorverbindungen, doch diese wandeln sich in der Umwelt zu PFOA oder \u00e4hnlichen Substanzen um. Aus diesem Grund stehen auch diese Vorstufen in der Kritik und das Umweltbundesamt erarbeitet aktuell einen Beschr\u00e4nkungsvorschlag f\u00fcr diese Chemikalien. Da der regulatorische Druck zunehmend w\u00e4chst, sucht der Industriezweig nach einer \u201egr\u00fcnen\u201c L\u00f6sung, um Oberfl\u00e4chen wasserabweisend zu machen.<\/p>\n
Hydrophobine als Biobeschichtung
\nAuch Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Grenzfl\u00e4chen- und Bioverfahrenstechnik IGB am Institutsteil BioCat in Straubing forschen zusammen mit der Life Science Abteilung \u201eWilliam-K\u00fcster-Institut\u201c der Hohenstein Group in B\u00f6nnigheim an einer solchen Technik: \u201eWir arbeiten mit Proteinen, die urspr\u00fcnglich in Pilzen vorkommen, sogenannten Hydrophobinen\u201c, erkl\u00e4rt der Chemiker Dr. Michael Richter vom Fraunhofer IGB. Der Name ist Programm, denn Hydrophobine sind von Natur aus aufgrund ihrer besonderen Aminos\u00e4urezusammensetzung stark wasserabweisend (= hydrophob). Richter und seine Kollegen arbeiten daran, die Eigenschaften der Proteine auf Textilien zu \u00fcbertragen, indem sie diese dauerhaft mit den Proteinen beschichten. Das Projekt wird von einem Ausschuss, dem namhafte Textilfirmen angeh\u00f6ren, begleitet und startete im April 2016.<\/p>\n
In der Natur kommen Hydrophobine auf der Oberfl\u00e4che von Pilzsporen vor. Sie bewahren die Sporen beispielweise vor Verklumpung und erleichtern auch das weitere Wachstum. Doch wie verbindet man diese Pilzproteine dauerhaft mit einer Textiloberfl\u00e4che? Indem man ein anderes Protein mit anderen Eigenschaften nutzt, einen sogenannten Anker, und diesen an die Hydrophobine koppelt. Die Ankerproteine stammen aus bakteriellen, zelluloseverdauenden Enzymen, die eine nat\u00fcrliche, hohe Affinit\u00e4t zu Zellulose aufweisen, die wiederum als Testmaterial dient. \u201eDer Anker verbindet sich \u00fcber intermolekulare Wechselwirkungen mit der Zellulose. Wichtig ist, dass die Proteine sich richtig ausrichten lassen, die Ankerproteine also grunds\u00e4tzlich an der Textilseite haften und die wasserabweisenden Hydrophobine die neue Oberfl\u00e4che bilden\u201c, erkl\u00e4rt Richter. Im Idealfall entsteht an der Textiloberfl\u00e4che eine hauchd\u00fcnne Proteinschicht.<\/p>\n
Bakterien produzieren ideales Fusionsprotein
\nIn einem ersten Schritt w\u00e4hlten die Forscher die beiden Proteinsorten aus einer Biodatenbank. \u201eWir haben die jeweiligen codierenden DNA-Abschnitte zu einem neuen Gen zusammengef\u00fcgt und dieses Konstrukt in Bakterien eingeschleust\u201c, so Richter. Die gentechnisch ver\u00e4nderten Bakterien lesen das neue Gen ab und produzieren das gew\u00fcnschte Fusionsprotein. \u201eDie Gewinnung und Aufarbeitung der Proteine ist einfach, die Technologie zur Herstellung ist etabliert und unbedenklich und wird in anderen Industriezweigen standardm\u00e4\u00dfig angewendet. Nur die Ausbeute m\u00fcssen wir noch verbessern\u201c, sagt Richter. Bisher wurde alles im Drei-Liter-Ma\u00dfstab getestet, die Fermentation im Zehn-Liter-Ma\u00dfstab ist bereits geplant.<\/p>\n
Die Wissenschaftler haben Kombinationen aus f\u00fcnf Hydrophobinen und sechs Ankerproteinen getestet. Die Hydrophobine stammen aus unterschiedlichen Organismen, die aus patentrechtlichen Gr\u00fcnden nicht genannt werden d\u00fcrfen. Zwei Fusionsproteine haben sich im Tropfentest als besonders wasserabweisend herausgestellt und damit gezeigt, dass das Prinzip funktioniert: \u201eNachdem wir die Proteine auf Zellulose aufgebracht haben, bringen wir einen Wassertropfen auf. Bleibt der Wassertropfen f\u00fcr eine definierte Zeit stehen, ist das ein guter Hinweis auf eine erfolgreiche Funktionalisierung\u201c, so Richter.<\/p>\n
Gr\u00fcn allein reicht nicht
\nDoch die Liste der Anforderungen an eine umweltfreundliche, wasserabweisende Beschichtung ist lang: Die Rohstoffe m\u00fcssen nicht nur g\u00fcnstig und leicht herzustellen sein, sie m\u00fcssen sich auch praktikabel aufbringen lassen, best\u00e4ndig gegen Abrieb sein und sie m\u00fcssen human- und \u00f6kotoxikologisch unbedenklich sowie biologisch abbaubar sein. \u201eGr\u00fcn allein reicht nicht, die Technik muss im Vergleich zu herk\u00f6mmlicher Ausr\u00fcstung zu mindestens gleicher Leistungsf\u00e4higkeit der ausger\u00fcsteten Oberfl\u00e4chen f\u00fchren oder am besten noch besser sein und sollte zudem nicht teurer sein\u201c, so Richter.<\/p>\n
So stehen den Forschern noch einige Experimente ins Haus: Aspekte zur \u00f6kotoxikologischen Unbedenklichkeit und biologischen Sicherheit werden dabei vom Projektpartner in Hohenstein analysiert\u00a0\u2013 beispielsweise mit standardisierten, zellbasierten Testsystemen, um zelltoxische oder sensibilisierend wirkende Eigenschaften ausschlie\u00dfen zu k\u00f6nnen. Zus\u00e4tzlich muss neben der Haft- und Waschfestigkeit gepr\u00fcft werden, ob die Proteinbeschichtung mit den g\u00e4ngigen Techniken der Textilindustrie wie F\u00e4rben und Walzen kompatibel ist, was h\u00e4ufig mit erh\u00f6hten Temperaturen und hoher Salzfracht oder der Verwendung von Detergenzien einhergeht.<\/p>\n
Die Akzeptanz beim Verbraucher wird rundweg als hoch eingestuft \u2013 auch wenn die Biobeschichtung vielleicht die eine oder andere Einschr\u00e4nkung mit sich bringt: \u201eWaschmittel mit Proteasen sollte man besser nicht verwenden. Aber Wollpullover werden ja auch unter bestimmten Bedingungen gewaschen\u201c, so Richter.
\nNeben der klassischen Textilindustrie ist eine wasser- und schmutzabweisende Beschichtung auch f\u00fcr viele andere Industriezweige interessant: in der Medizintechnik oder der Automobilindustrie etwa f\u00fcr abwaschbare Autositzbez\u00fcge \u2013 was Richter best\u00e4tigen kann: Obwohl noch nicht marktreif, st\u00f6\u00dft die Biobeschichtung mit Hydrophobinen auf gro\u00dfes Interesse: \u201eWir hatten schon Anfragen aus Branchen, mit denen wir nicht gerechnet h\u00e4tten.\u201c Da das Prinzip sehr vielversprechend ist, sind auch weitere Folgeprojekte geplant.<\/p>\n
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Das IGF-Vorhaben 18884N der Forschungsvereinigung Forschungskuratorium Textil e.V., Reinhardtstra\u00dfe 12-14,10177 Berlin wurde \u00fcber die AiF im Rahmen des Programms zur F\u00f6rderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium f\u00fcr Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Bundestages gef\u00f6rdert.<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Outdoor-Liebhaber und Sportler sch\u00e4tzen sie ungemein: wasserabweisende Jacken und Hosen. Viele Verbraucher sind sich allerdings nicht bewusst, dass die Chemikalien, die zur Funktionalisierung der Textiloberfl\u00e4che verwendet werden, oftmals die Umwelt belasten: Um sie wasserabweisend zu machen, versieht man die Textilien meist mit organischen Fluorverbindungen (Perfluorcarbone = PFC), die enorm stabil, biologisch kaum abbaubar und potenziell […]<\/p>\n","protected":false},"author":59,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","nova_meta_subtitle":"","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[12477],"supplier":[16529,6352,14032,649,6034],"class_list":["post-48336","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","tag-biochemikalien","supplier-arbeitsgemeinschaft-industrieller-forschungsvereinigungen-otto-von-guericke-e-v-aif","supplier-bundesministerium-wirtschaft-energie","supplier-forschungskuratorium-textil-e-v","supplier-fraunhofer-institut-fuer-grenzflaechen-und-bioverfahrenstechnik-igb","supplier-hohenstein-institute"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/48336","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/59"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=48336"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/48336\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=48336"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=48336"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=48336"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=48336"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}