Forschungserfolg

Outdoor-Jacken werden dank ETH-Forschung naturfreundlich

© Alfred Borter

Bisher wurden wasserabstossende, aber atmungsaktive Textilien mit dem für die Umwelt problematischen Fluor bearbeitet. Dieses ist in der Natur praktisch nicht abbaubar. Dank Nanopartikeln konnte ETH-Masterstudent Mario Stucki diesen Nachteil beheben.

Natürlich gabs ein Fest mit allen Beteiligten, als die neuartige, am Labor für funktionelles Material-Engineering entwickelte Outdoor-Jacke nach 16 Wochen Arbeit vorlag.

Es freute sich nicht nur der Chemie- und Bioingenieurstudent Mario Stucki mit seinem Betreuer Christoph Kellenberger und dem Chef des Labors, Professor Wendelin Stark, sondern auch die Verantwortlichen der Textilfabrik Stotz Fabrics, die den Stoff für den Prototyp hergestellt hatte, und die Designerin Angela Wyss von Honschi, die es übernommen hatte, der Jacke einen speziellen Look zu verpassen.

Spezielle Herausforderung

Wie von Kellenberger, der als Doktorand die Masterarbeit betreut hat, zu erfahren ist, bedeutete die Aufgabe, die sich sein Schützling Mario Stucki gestellt hatte, eine spezielle Herausforderung.

Es galt, für eine Outdoor-Jacke eine Folie zu entwickeln, die den Regen abhält, aber Wasserdampf passieren lässt. Das gibt es an sich schon längst, aber der Clou der Neuentwicklung war, dass man einen Ersatz für die heute verwendeten Stoffe wie Gore-Tex suchte, denn in diesen sind Fluorkohlenwasserstoffe enthalten.

Letztere sind in der Natur praktisch nicht abbaubar und reichern sich je länger je mehr in diversen Umweltkompartimenten an. So wurden solche Verbindungen im Blut von Eisbären oder im Alpenschnee nachgewiesen. Zudem können bei unsachgemässer Herstellung oder der Verbrennung hochgiftige Gase wie Fluorwasserstoff freigesetzt werden.

Gerade mal 16 Wochen

Für die Masterarbeit standen Stucki und seinen Helfern nur 16 Wochen zur Verfügung. Wie Kellenberger erklärt – Stucki weilt nach der Parforceleitung ferienhalber in den USA –, basiert die für die Outdoor-Jacke verwendete Membran auf bisherigen Forschungsarbeiten von Kellenberger und seinem Team.

Vor drei Jahren sei es gelungen, Kunststoff, und zwar fast jede Art von Kunststoff, mittels Nanopartikeln aus Kalk, wie einen Braten, meint Kellenberger, lächelnd, zu spicken. Diese Nanopartikel werden mit einer verdünnten Säure vollständig aus dem Kunststoff entfernt, und zurück bleiben kleinste Poren.

Diese sind zu klein, als dass sie Wasser eindringen liessen, aber gross genug, um Wasserdampf entweichen zu lassen, der beim Schwitzen entsteht.

Zufallsentdeckung

Diese Membran ist eigentlich eine Zufallsentdeckung, erwähnt Kellenberger. An sich suchte er noch als Student eine einfach herzustellende poröse Beschichtung für einen Mikroroboter, und beim Herumprobieren entstand die Membran, die sich zum Beispiel dafür eignet, verschmutztes Wasser zu filtrieren.

An einem Teich im ETH-Gelände wurde das Produkt ausprobiert, und es zeigte sich, dass 99,99 Prozent der Bakterien ausfiltriert werden konnten. «Und zwar ohne viel Druck und ohne elektrischen Strom», freut sich Kellenberger.

Jetzt sind die Forscher daran zu versuchen, den Filter so zu modifizieren, dass auch Viren entfernt werden können, was sich als schwierig erweise, weil Viren im Vergleich zu Bakterien bedeutend kleiner sind – um den Faktor zehn.

Kellenberger hat mit Kollegen zusammen die Spin-off-Firma Novamem gegründet, um die Erfindung wenn möglich erfolgreich zu vermarkten. Heute arbeitet man mit dem Zivildienst zusammen. «Aber wenn eine in der Entwicklungszusammenarbeit tätige Organisation oder auch eine staatliche Stelle sich dafür interessieren würde, wäre sie natürlich sehr willkommen», merkt der Ingenieur an.

Stucki konnte also auf den Forschungsarbeiten aufbauen, als es darum ging, die Membran so weit zu modifizieren, dass sie für den vorgesehenen Zweck tauglich war. Es ging darum, ob sie rissfest und auch genügend gross gefertigt werden konnte, also am besten am Laufmeter, denn für die Herstellung einer Jacke braucht es etwa zwei Quadratmeter.

Er musste ferner einen Klebstoff finden, um die von einer speziell ausgewählten Firma hergestellten Stoffbahnen zu laminieren, also die Folie auf den Stoff aufzukleben. Nach einigem Pröbeln gelang auch das zur Zufriedenheit. Die Designerin entwarf ein Schnittmuster, und am Ende lag der Prototyp vor, massgeschneidert für Mario Stucki.

Der einzige Nachteil ist nach den Worten Kellenbergers, dass der laminierte Stoff sich etwas steif anfühlt und leicht knistert, wenn man sich bewegt. Aber auch dieses Problem sollte sich beheben lassen, wenn man die Forschung noch etwas weiter betreibt.

Kellenberger hofft, dass sein Schützling Stucki sich nach Beendigung seines Masterstudiums vielleicht als Assistent oder Doktorand um die Weiterentwicklung kümmert. Er ist überzeugt: «Es würde sich lohnen.» Moderne, fluorfreie Stoffe könnten schon aus Gründen des Umweltschutzes das Interesse der Konsumenten, aber auch von Umweltschutzbehörden auf sich ziehen.

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