Um die Textilfabrik 7.0 nachhaltig, energieeffizient und ökonomisch umzusetzen, ist es erforderlich, biotechnologische Lösungen zu entwickeln und natürliche Ressourcen einzusetzen. Während die On-Demand-Fertigung herunterskaliert, soll die Biosphere hochskalieren und zeigen, wie Textilproduktion auch fossilfrei funktionieren kann. Durch die Verbindung von mikrobiologischen Verfahren, Stoffstromanalysen und Recyclingprozessen entstehen zukunftsweisende Konzepte für Mode, Sportswear und technische Textilien. Wie alle Module ist auch Biosphere stark mit anderen Modulen verknüpft, um die Themen ganzheitlich zu betrachten und in eine Anwendung überführen zu können. Dabei adressiert das Modul Biosphere die drei Schwerpunktthemen:
• Kreislaufwirtschaft
• Mikroplastik
• Grüne Textilveredlung
Kreislaufwirtschaft
Um eine Kreislaufwirtschaft umzusetzen, werden biotechnologische Verfahren zur Faser(rück)gewinnung betrachtet. Momentan verbraucht die Nutzung von Naturfasern viele Ressourcen. Baumwolle beispielsweise benötigt große Mengen Wasser, und auch der Transport der Fasern zu den Produktionsstätten verursacht eine CO₂-Last. Daher verfolgt das Modul das Ziel, neben Cellulosequellen aus heimischen Naturfasern auch biotechnologische Prozesse für die Faserherstellung originär oder im zweiten Kreislauf zu nutzen. Denkbar wäre hier beispielsweise, Cellulose aus Pflanzen zu isolieren, mithilfe von Bakterienkulturen de novo herzustellen oder aus Monomeren über enzymatische Polymerisation zu erzeugen.
Neben der Entwicklung neuer Fasern wird auch angestrebt, Alttextilien zu recyceln sowie Abfallstoffe und Textilabwasser als Kohlenstoffquelle für eine zirkuläre Wertschöpfung zu nutzen. Eine weitere Herausforderung besteht darin, Mischmaterialien (z. B. Baumwolle und Polyester) in Recyclingprozessen zu trennen. Auch hier wird untersucht, wie sich mit biotechnologischen Verfahren die einzelnen Materialien aus Mischgeweben zurückgewinnen lassen. Dem voran steht eine Sortierung sowie mechanisches und optional chemisches Recycling, bevor der eigentliche biologische Abbau beginnt. Ist das Ziel hierbei vor allem die erneute textile Verwertung, so wird ebenso die zirkuläre Nutzung, bspw. für das Wachstum der produzierenden Mikroorganismen, angestrebt.
Mikroplastik
Mikroplastik stellt ein ernstes Umweltproblem dar, weil es sich nur sehr schwer abbaut und daher lange in unserer Umwelt verbleibt. Dadurch sind Menschen und Tiere auch gesundheitlichen Risiken ausgesetzt. Da ein Teil des Mikroplastiks durch Textilien in die Umwelt gelangt, ist ein Schwerpunkt, zu untersuchen, wie dieser textile Einfluss minimiert werden kann.
Im Projekt wird eine detaillierte Mikroplastikanalytik aufgebaut, um Mikroplastik im Abwasser von Haushaltswäschen und textilen Herstellungsprozessen zu quantifizieren und zu identifizieren. Zusätzlich wird die Detektion des Austrags von Mikroplastik in die Natur beim Tragen der Textilien erarbeitet. Ermöglicht wird die Untersuchung der Auswirkungen von Konstruktionsparametern der Textilien und Verarbeitungsprozessen. Ziel ist es, mikroplastikemissionsarme Prototypen zu entwickeln. Um das Thema ganzheitlich zu beleuchten, werden zudem Abwasserbehandlungen, z. B. durch textile Filtermaterialien, zur Entfernung von Mikroplastik erarbeitet.
Grüne Textilveredlung
Gerade im Bereich der Textilveredlung, wie bei der Färbung oder der Funktionalisierung von Textilien, werden häufig Chemikalien eingesetzt, die erhebliche Risiken für Mensch und Umwelt mit sich bringen. Deshalb fokussiert sich der dritte Schwerpunkt des Moduls Biosphere darauf, vorhandene chemische Hilfsmittel durch biogene Alternativen zu ersetzen sowie Naturfarbstoffe zu isolieren oder auch mikrobielle Farbstoffe zu produzieren und für die Färbung einzusetzen.
Um auch hier einen kreislaufwirtschaftlichen Ansatz zu verfolgen, werden zudem Abfallstoffe genutzt, die als Rohstoffe für die biotechnologische Synthese von Enzymen für eine nachhaltige Textilveredlung oder für Naturfarbstoffe (z. B. zur Färbung von Viskose/Lyocell) dienen können.