Ökobilanz eines T-Shirts

Der durchschnittliche Kleidungskonsum in Deutschland ist zwischen 2009 und 2019 von 28 Kleidungsstücken pro Kopf innerhalb eines Jahres auf 60 Kleidungsstücke angestiegen [1, 2]. Durch häufige Modewechsel geraten Kleidungsstücke schneller aus dem Trend. Diese Entwicklung ist auch unter dem Geschäftsmodell Fast Fashion bekannt [3]. Konsument:innen werden durch Marketingstrategien dazu verleitet sich häufiger neue Kleidung zu kaufen, um den sozialen Erwartungen gerecht zu werden [4]. Aufgrund dieser Marktentwicklung hat sich das ifeu dazu entschieden die Umweltwirkungen von Textilien, am Beispiel eines T-Shirts, im Rahmen einer Bachelorarbeit zu untersuchen.

Spinnen kann entweder mit Stapelfasern, welche eine begrenze Faserlänge aufweisen, durchgeführt werden oder mit Filamentfasern, auch Endlosfasern genannt [9]. Das Spinnen von Stapelfasern erfordert mehrere Vorstufen, welche dazu dienen die Faser zu reinigen, zu glätten und zu parallelisieren. Aus Stapelfaserverbunden wird zunächst das Vorgarn gefertigt, bevor es abschließend auf seine finale Dicke gestreckt werden kann. [10]
Filamentfasern werden extrudiert, dabei wird das Granulat aufgeschmolzen und anschließend durch eine Spinndüse gepresst. Um die Charakteristik von Naturfasern zu erhalten, erfolgt im Anschluss eine Texturierung. Da Baumwolle keine Endlosfaser ist, kann sie ausschließlich als Stapelfaser gesponnen werden, während für PET beide Verfahren möglich sind. [10]
Beim Weben werden zwei Fadensysteme rechtwinklig verkreuzt. Kettfäden werden gespannt, und durch Schäfte in vertikaler Ebene bewegt. Der Schussfaden wird in den Schützen gespannt, zwischen die Kettfäden geschossen und vom Webblatt zusammengeschoben. [11]
Ein gestrickter Stoff entsteht durch die Verbindung von Schleifen. Bei einer Verbindung von drei Schleifen wird die mittlere Schleife zur Masche. Eine Rundstrickmaschine erweitert die Maschenreihen auf dem gesamten Durchmesser und produziert Schleifenware, welche in der Mitte halbiert wird, damit zwei fortlaufende Stoffbahnen mit identischer Breite entstehen. [12]

Die Nutzungsphase gliedert sich in ein Nutzungsverhalten und die Wäschepflege. Parameter des Nutzungsverhaltens sind die Nutzungsdauer und die Waschhäufigkeit, die dadurch definiert sind, wie häufig ein Bekleidungstextil vor dem Waschen getragen wird. Die Wäschereinigung enthält die Prozesse Reinigung in der Waschmaschine und Wäschetrocknung. Innerhalb der Reinigung bestimmen Parameter wie Energieeffizienzklasse, Waschtemperatur, Befüllungsgrad, Wassermenge, Waschmittelmenge und Trocknungsmehode über die Umwelteffizienz.

In einer im Rahmen einer Bachelorarbeit am ifeu durchgeführten Umweltbilanz wurden die vier Faserrohstoffe primäres PET (PET), rezykliertes PET (rPET), Baumwolle aus konventionellem Anbau (K-BW) und Baumwolle aus ökologischem Anbau (Bio-BW) betrachtet. Das vorliegende Dokument stellt einen Auszug davon dar mit Fokus auf T-Shirts aus Baumwolle und einer Analyse der umweltorientierten Handlungsoptionen seitens eines Verbrauchers.

Darin enthalten ist auch ein Vergleich von Öko-Baumwolle und konventioneller Baumwolle. Da hierbei die Ergebnisse stark von den verwendeten Daten abhängen, soll ein kurzer Überblick zur Datenherkunft gegeben werden. Der aktuellste öffentlich verfügbare Datensatz zum Anbau von konventioneller Baumwolle stammt aus einer 2017 durchgeführten Studie von Cotton Incorporate, welche Primärdaten aus den Hauptanbaugebieten USA; China und Amerika erhoben hat [1]. Die Daten für Bio-Baumwolle beruhen auf einer Studie aus 2014 von Textile exchange und repräsentieren nach Angaben in der Literaturquelle 97 % der produzierten Bio-Baumwolle [2]. Für die Prozesse Spinnen, Weben und Stricken werden Daten aus Van der Velden (2014) und Roos et. al. (2019) entnommen und plausibilisiert [16, 17]. Die Daten für Bleichen, Färben, Konfektionieren und Trocknen stammen ebenfalls aus Roos et al. (2019).

Die Daten der Nutzungsphase stammen aus der Analyse verschiedener Textilstudien. Diese werden für die Nutzungsphase der Basisszenarien gegenübergestellt, plausibilisiert und durch eigene Annahmen ergänzt (siehe Tab. 2).

*Betrachtete Parameter sind Fett markiert
** Die Wassermenge ist variiert stark, ob die Waschmaschine eine Mengenautomatik besitzt oder nicht. Bei einer Waschmaschine mit Mengenautomatik ist die Wassermenge direkt abhängig von der Füllmenge

Es wurde ein gestricktes T-Shirts betrachtet, für das ein diskontinuierlicher Färbevorgang in einer Jet-Färbemaschine angenommen wurde. Der Färbeprozess beinhaltet die Vorbehandlung von Baumwolle durch Bleichen, aber kein Nachbearbeitungsverfahren. Die Textilien werden im Anschluss getrocknet und konfektioniert. Bei der Betrachtung des Nutzungsverhaltens wurden die Umweltwirkungen von Nutzungsdauer, Waschhäufigkeit und der Wäschepflege analysiert. Bezüglich der Wäschereinigung werden die Parameter Energieeffizienzklasse, Waschtemperatur, Befüllungsgrad der Waschmaschine, Waschmittelmenge einer Waschmaschine mit Mengenautomatik untersucht (siehe Tabelle 1). Ebenfalls wird zwischen Maschinen- und Lufttrocknung unterschieden. Es wurde eine Basisnutzungsphase definiert, die in der späteren Analyse Parameterweise verändert wurde (siehe Tabelle 2 ).  Für die Entsorgung wurde eine Verbrennung in einer Müllverwertungsanlage (MVA) angesetzt.

Auf Basis der verwendeten Datensätze zeigen sich für den Anbau von Bio-Baumwolle geringere Umweltlasten in den Kategorien Klimawandel und aquatische Eutrophierung im Vergleich zu konventioneller Baumwolle (siehe Abbildung 2). Die Analyse des Frischwasserbedarfs zeigt, dass auch dort die ökologisch angebaute Baumwolle besser abschneidet als die konventionelle. Während sich die Belastbarkeit der Unterschiede in der Kategorie Klimawandel nicht eindeutig beurteilen lässt, sind sie Unterschiede bei der aquatischen Eutrophierung und beim Frischwasserbedarf als signifikant einzuordnen. Die Datensätze zeigen allerdings auch, dass Bio-Baumwolle im Vergleich zum konventionellen Anbau deutlich mehr Fläche benötigt, da der Flächenertrag der ökologischen Landwirtschaft geringer ist. Durch die Auswertung der herangezogenen Färbedaten zeichnet sich ab, dass die Prozesse Färben und Bleichen für einen großen Anteil der Klimaemissionen verantwortlich sind, für eine genauere Analyse wäre ein Vergleich von unterschiedlichen Färbeverfahren, Vor- und Nachbearbeitungsschritten sowie verschiedener Farbstoffe notwendig.

Für das Nutzungsverhalten wurde das tägliche Tragen eines T-Shirt über ein Jahr (also an 365 Tagen) zugrunde gelegt. Dabei wurde im Mittel mit einem Waschvorgang an jedem zweiten Tag gerechnet. Eine hohe Waschhäufigkeit bezieht sich auf tägliches Waschen, während eine Wäsche je drei Tragetagen einer niedrige Waschhäufigkeit entsprechen.

Bei den Nutzungsphasen-Szenarien wurden im ersten Schritt unterschiedlich lange Lebensdauern eines T-Shirts in Form von Nutzungstagen je Lebensdauer verglichen. Dabei zeigt sich, dass bei einer T-Shirt Lebensdauer von 30 Tagen je T-Shirt über den Zeitraum von 365 Nutzungstagen 61 kg CO₂-Äq entstehen. Verdoppelt man die Lebensdauer eines T-Shirts auf 60 Tage fallen nur noch 35 kgCO₂-Äq an (siehe Abb. 3). Bei einer Lebenszeit von 120 Tagen reduziert sich die jährlichen Klimaemissionen auf 19 kgCO₂-Äq. Zwischen dem Szenario mit niedriger und hoher Waschhäufigkeit liegt eine Differenz von 8 kgCO₂-Äq. Die Verringerung der Waschhäufigkeit spart zudem Wasser und Waschmittel.

Bei der Analyse der Wäschepflege wurde eine Lebensdauer von 60 Tagen je T-Shirt mit 30 Reinigungszyklen angesetzt. Fünf Parameter wurden einzeln ausgewertet und im Anschluss zu einem Best-Case-Szenario, Average-Case-Szenario und Worst-Case-Szenario zusammengefasst (siehe Abbildungen 4 und 5). Für Betrachtung von Abbildung 4 bedeutet das: Es wird jeweils nur der genannte Parameter variiert, die anderen bleiben identisch zum Basisfall (siehe Tabelle 2).

Bei der Betrachtung der Ergebnisse ist festzustellen, dass der größte Einfluss den Parametern Trocknungsmethode und Waschtemperatur zugeordnet werden kann. Bei einer Waschmaschine ohne Mengenautomatik würde auch der Befüllungsgrad eine entscheidende Rolle spielen. Der Vergleich der Best-Case und Worst-Case Variante zeigt, dass keiner der ausgewerteten Parameter nebensächlich ist, sondern alle als Steuergrößen zur Verringerung der Klimaemissionen in Frage kommen.

Weitere Untersuchungen zum Gewebeherstellungsverfahren ergaben, dass Weben deutlich energieintensiver ist als Stricken. Je nach Maschinenstandard und Alter ergaben sich Differenzen mit einem Faktor zwischen 5 und 50.

Erste Analysen bezüglich recyceltem Polyester im Vergleich zu Primärmaterial oder Baumwolle zeigten zudem, dass deren Einsatz gesamtökologisch vorteilhaft sein könnte. Da es für die Herstellung einer Textilfaser aus Rezyklat einen sehr hohen Reinheitsgrad des Altmaterials erfordert, wären belastbare Ergebnisdaten jedoch fallspezifisch zu ermitteln. Außerdem sollten mögliche Umweltrisiken durch das Austragen von Mikroplastik über das Waschwasser in eine vergleichende Betrachtung einbezogen werden.