Mehrfarbige Baumwollfelder könnten bald Realität werden
Die Textilproduktion basiert noch immer auf Verfahren aus der Zeit der Industriellen Revolution, die für eine langfristig nachhaltige Zukunft nicht geeignet sind. Das Färben und die Veredelung sind die Produktionsschritte mit den größten Umweltauswirkungen. Textilien tragen laut jährlich zu 10 % der weltweiten Treibhausgasemissionen bei – mehr als Luft- und Seeverkehr zusammen(öffnet in neuem Fenster), wobei das Färben und Veredeln den größten Anteil daran hat. Dabei handelt es sich um einen Prozess mit hohem Ressourcenverbrauch: Laut gehen über 1 Milliarde Tonnen der weltweiten CO₂-Emissionen auf die Textil- und Bekleidungsherstellung zurück(öffnet in neuem Fenster), während laut 17–20 % der weltweiten Wasserverschmutzung allein auf die Textilindustrie entfallen(öffnet in neuem Fenster). Auch die Herstellung und der Konsum von Textilien tragen zur Klimakrise bei(öffnet in neuem Fenster). Laut einem Bericht der Europäischen Umweltagentur(öffnet in neuem Fenster) verursachten Textilkäufe in der EU im Jahr 2022 Emissionen von rund 355 kg CO₂ pro Person – das entspricht einer Fahrt von 1 800 km mit einem herkömmlichen Benzinfahrzeug. „Das belastet nicht nur die Umwelt, sondern ist auch ein äußerst ineffizienter Prozess“, sagt Filipe Natalio(öffnet in neuem Fenster), außerordentlicher Professor an der NOVA-Universität Lissabon(öffnet in neuem Fenster). „Der Großteil des Wassers enthält Farbstoffe, die sich nicht mit den Textilien verbunden haben.“ Deshalb hat HYDROCOLTON, eine wegweisende Initiative für mehr Nachhaltigkeit in der Textilindustrie, die vom Europäischen Forschungsrat(öffnet in neuem Fenster) finanziert wird, das Ziel verfolgt, Baumwollpflanzen dazu zu bringen, bereits während des Wachstums farbige Baumwolle hervorzubringen. Indem verändert wird, wie Baumwolle Pigmente aufnimmt oder im Inneren bildet, zielt das Projekt darauf ab, den wasser- und chemikalienintensiven Verarbeitungsprozess in den nachgelagerten Produktionsschritten vollständig überflüssig zu machen. „Klingt ein bisschen nach Science-Fiction, ich weiß“, ergänzt Natalio. „Aber wir haben gezeigt, dass das Konzept funktioniert.“
Aus Glukose gewonnene Moleküle werden durch Kapillarwirkung durch die Baumwollpflanze transportiert.
Der traditionelle Weg, farbige Baumwolle direkt in der wachsenden Pflanze zu erzeugen, wäre die Nutzung genetischer Verfahren. Das Projekt entschied sich jedoch für einen anderen Ansatz und machte sich die natürliche Biochemie der Pflanze zunutze. „Wir nennen dieses Konzept ‚Material Farming‘. Die Idee dahinter ist, dass wir künftig Materialien mit bereits integrierten Eigenschaften wachsen lassen können, anstatt sie nachträglich herzustellen und chemisch zu verarbeiten“, erklärt Natalio. Um dies zu erreichen, gab das Team speziell entwickelte, aus Glukose gewonnene Moleküle ins Wasser. Diese Moleküle wurden auf natürliche Weise durch die Pflanze transportiert und gelangten zu den sich entwickelnden Baumwollfasern, wo sie während des Wachstums eingebaut wurden. „Natürlicher geht es kaum. Man kann es mit dem klassischen Schulexperiment vergleichen, bei dem eine weiße Blume in gefärbtes Wasser gestellt wird, um den Wassertransport zu veranschaulichen – nur etwas anspruchsvoller!“
Erforschung der Ursachen für die Aufnahme von Farbstoffen in der wachsenden Baumwollpflanze
Eines der spannendsten Ergebnisse sei, so Natalio, dass dieser Ansatz in vollständigen Pflanzen funktionierte. „Wir verstehen die zugrunde liegenden biologischen Mechanismen noch nicht vollständig. Genau diese grundlegenden Fragen zu beantworten, ist der Grund, weshalb diese Art der frühen, neugiergetriebenen Forschung so wichtig ist“, erklärt er. Über die wissenschaftliche Entdeckung hinaus könnte diese Strategie viele der regulatorischen Hürden und Akzeptanzprobleme umgehen, die mit gentechnisch veränderten Pflanzen verbunden sind, und gleichzeitig einen neuen Weg zur Herstellung nachhaltiger Materialien eröffnen.
Hydroponik trägt dazu bei, den Wasserverbrauch beim Baumwollanbau zu senken.
Das HYDROCOLTON-Projekt untersucht die Technologie unter realen landwirtschaftlichen Bedingungen mithilfe der hydroponischen Baumwollproduktion, die ein vereinfachtes und hervorragend kontrollierbares Testsystem bietet. „Wir arbeiten mit dem von Frauen geführten portugiesischen Start-up Agromethod Labs(öffnet in neuem Fenster) zusammen, das beim hydroponischen Baumwollanbau in Portugal Pionierarbeit leistet. Dadurch wurde Portugal zum einzigen europäischen Land und zu einem der wenigen weltweit, das über eine vollständige, auf diese Weise erzeugte Baumwoll-Wertschöpfungskette verfügt“, erklärt Natalio. Durch die Kombination ihres Produktionssystems mit der HYDROCOLTON-Technologie entwickelt das Projekt innovative Ansätze für den Baumwollanbau in Europa, schafft Mehrwert und zeigt, wie Baumwolle nachhaltiger angebaut werden kann. „Unser Ziel ist es nicht nur, die Baumwollproduktion nach Europa zurückzubringen, sondern hier zukunftsweisende Verfahren zu entwickeln, die letztlich weltweit übernommen werden können“, betont er. Natalio räumt ein, dass das Projekt noch am Anfang steht. Das Team arbeitet gemeinsam mit Partnern daran, die Technologie zu validieren und ihre Marktreife voranzubringen. Er erklärt: „Diese Kooperationen helfen uns dabei, das technische und wirtschaftliche Potenzial zu bewerten und gleichzeitig mit relevanten Akteuren entlang der gesamten Baumwoll-Wertschöpfungskette in Kontakt zu treten. Unser nächster wichtiger Schritt besteht darin, zusätzliche Fördermittel einzuwerben, um die Technologie zu skalieren und sie der Markteinführung näherzubringen. Ich bin ausgesprochen stolz auf mein Team sowie auf dessen Widerstandsfähigkeit und Motivation während dieses Projekts.“
