Jedes Jahr verschlingt das einfache Waschen unserer Kleidung Milliarden Liter Wasser und setzt Tonnen von Waschmitteln und Mikroplastik in die Umwelt frei. Anstatt die Waschmittel zu verbessern, haben chinesische Forscher einen neuartigen Ansatz gewählt: Sie haben die Stoffe selbst so bearbeitet, dass Flecken einfach nicht haften bleiben. Ihre Innovation, die sie "molekulare Wasserpanzerung" nennen, könnte den für die Wäsche benötigten Wasser- und Stromverbrauch um über 80 % reduzieren.
Um dies zu erreichen, entwickelten die Forscher ein Verfahren, bei dem abwechselnde Schichten aus positiv und negativ geladenen Polymeren auf Baumwolle, Seide oder Polyester aufgesprüht werden. Dieser mehrschichtige Film erzeugt eine Oberfläche, die reich an Sulfonatgruppen ist – chemische Einheiten, die Wassermoleküle anziehen und zu einer ultradünnen Schicht auf der Textiloberfläche organisieren. Die Autoren der Studie, Chongling Cheng und Dayang Wang, erklären, dass diese Schicht als Barriere zwischen dem Stoff und den Verunreinigungen wirkt.
Mikroaufnahme der Polymerbeschichtung auf Stoff.
Bildnachweis: Communications Chemistry / Wang et al. Im Unterschied zu wasserabweisenden Textilien, die das Wasser einfach abperlen lassen, bietet dieser Film eine echte Reinigungswirkung. Öle, Soßen- oder Ketchup-Rückstände haften nicht mehr fest an den behandelten Fasern. Ein einfaches Spülen mit Wasser entfernt sie dann – ganz ohne Waschmittel. In den Tests übertrafen die beschichteten Stoffe die Wirksamkeit einer herkömmlichen Wäsche mit Waschmittel oder kamen ihr zumindest gleich.
Neben diesen Wasser- und Stromeinsparungen bietet diese Technik einen weiteren Umweltvorteil. Die Analysen des Spülwassers zeigen, dass der Polymerfilm Mikroplastik einfängt und so dessen Freisetzung in die Umwelt verhindert. Die Forscher schätzen, dass die ökologischen Auswirkungen des Waschens im Vergleich zu einem normalen Waschgang um über 82 % sinken, wodurch der ökologische Fußabdruck erheblich verringert wird.
Darüber hinaus besitzt diese Beschichtung antibakterielle und antimykotische Eigenschaften. Indem sie verhindert, dass Mikroben, Schweiß und abgestorbene Zellen haften bleiben, werden Gerüche beseitigt und Schimmelbildung während der Lagerung verhindert. Ein einfaches Einweichen genügt, um ein frisches und hygienisches Textil zu erhalten, ohne auf aggressive Desinfektionsmittel zurückgreifen zu müssen.
So vielversprechend diese Ergebnisse auch sind, sie befinden sich noch im Stadium des Machbarkeitsnachweises. Erste Tests zeigen, dass der Film seine Wirksamkeit auch nach mehr als hundert Wäschen behält, ohne das Hautgefühl oder die Atmungsaktivität der Textilien zu beeinträchtigen. Als nächstes sind Verbrauchertests geplant, um den Komfort und die Alltagstauglichkeit zu validieren. Vor einer möglichen Vermarktung ist außerdem eine unabhängige Sicherheits- und Lebenszyklusanalyse erforderlich.
Wie schaffen Polymere eine "Wasserpanzerung"?
Bei diesen Polymeren handelt es sich um lange Molekülketten, die aus sich wiederholenden Einheiten bestehen. Hier verwendeten die Forscher Polyelektrolyte – Polymere, die positive oder negative elektrische Ladungen tragen können. Durch das abwechselnde Auftragen dieser Polymere auf den Stoff in Schichten entsteht ein nanometrischer Mehrschichtfilm.
Seine Oberfläche ist reich an Sulfonatgruppen – Schwefelatome, die von Sauerstoff umgeben sind. Diese ziehen Wasser stark an: Sie organisieren die Wassermoleküle zu einer durchgehenden und stabilen Schicht auf der Stoffoberfläche. Dieser nur wenige Nanometer dicke Wasserfilm bildet einen echten Schutzschild.
Verschmutzungen, ob fettig oder wässrig, können diese flüssige Barriere nicht durchdringen, um die Fasern zu erreichen. Sie bleiben an der Oberfläche und lassen sich durch einfaches Spülen leicht entfernen. Dies nennen die Wissenschaftler eine "molekulare Wasserpanzerung".
Quelle: Communications Chemistry