Im Interview: Forschungsgruppenleiterin Jimena Martinez Diaz

Die Forschungsarbeit der Modellfabrik Papier soll echten Impact erzeugen. Damit vielversprechende Technologieinnovationen nicht in der Entwicklung stecken bleiben und den Sprung in die industrielle Anwendung schaffen, bewertet Jimena Martinez Diaz mit ihrem Team deren Energiebedarf, deren Umweltwirkungen und die industrielle Umsetzbarkeit. Im Interview erklärt die Forschungsgruppenleiterin, warum diese systemische Betrachtung für einen erfolgreichen Technologietransfer unverzichtbar ist – und die Entwicklung marktreifer Anwendungen beschleunigt.

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SP4 ist das integrative Herzstück der Modellfabrik Papier

Im Schwerpunkt 4 „Systemische Integration“ laufen die Forschungsergebnisse aus dem Verbundprojekt FOMOP (Forschungscluster Modellfabrik Papier) zusammen: SP 1 verändert die Eigenschaften von Faserstoffen, um Papier mit weniger Energie herzustellen, SP2 entwickelt neue Prozessführungen für bestehende Papiermaschinen, SP3 treibt völlig neue, disruptive Verfahren wie die Papierlegung ohne Wasser voran. SP4 bewertet diese Innovationen systematisch und entwickelt Methoden, um zu Energieeffizienzgewinne zu erfassen, Ressourcenverbrauch und CO₂-Ausstoß über den gesamten Lebenszyklus hinweg zu berechnen und die Kreislauffähigkeit zu bewerten. Zudem wird untersucht, wie gut sich die neuen Technologien in bestehende Stoffkreisläufe und Produktionssystem integrieren lassen.

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SP4 vereint die verschiedene FOMOP-Forschungsstränge. Wie würdest du den Zweck und seine Bedeutung in einem Satz erklären?

Ohje, das ist gar nicht so einfach. Mal sehen … Während die anderen drei FOMOP-Bereiche neue Materialien erforschen – wie beispielsweise modifizierte Fasern mit geringerer Wasseraufnahme – und neue Technologien entwickeln, wie die Herstellung von Papier ohne Wasser als Trägermedium, tritt meine Gruppe einen Schritt zurück und betrachtet das Gesamtbild.

Wir konzentrieren uns auf systemische Fragestellungen. Wir bewerten, wie praktikabel diese Innovationen wirklich sind: Wie viel Energie benötigen sie? Wie wirken sie sich auf die Umwelt aus? Wichtig ist auch, wie sie sich in bestehende Industrieprozesse integrieren lassen. Und wir betrachten den gesamten Lebenszyklus: Können neue Materialien recycelt, wiederverwendet werden? Lassen sie sich in den Produktionsprozess zurückführen?

Warum ist das so wichtig? Weil Forschung nicht im Labor endet – sie muss in der realen Welt funktionieren. Das ist eine Herausforderung im Forschungstransfer: Einzelne technische Lösungen mögen vielversprechend erscheinen, scheitern aber später aufgrund mangelnder Integration, unvorhergesehener Wechselwirkungen oder wirtschaftlicher Risiken.

Um also die Frage zu beantworten: Kurz gesagt versuchen wir sicherzustellen, dass die von uns entwickelten Technologien zu echten Lösungen werden – ohne dass wir ein Problem beheben und dadurch später neue Probleme verursachen.

Im FOMOP-Verbund arbeiten verschiedene Forschungspartner zusammen. Auch SP4 arbeitet transdisziplinär, was du sehr schätzt. Warum ist dieser Forschungsansatz der Modellfabrik Papier so wichtig?

Weil die Herausforderungen, vor denen die Papierindustrie steht und mit denen wir uns befassen, nicht innerhalb einer einzigen Disziplin gelöst werden können. Man kann eine Technologie nicht nur aus einem wissenschaftlichen Blickwinkel, zum Beispiel auf Materialeigenschaften, bewerten und dabei ihren Energiebedarf, ihre Auswirkungen auf die Umwelt oder ihre Recyclingfähigkeit außer Acht lassen. Man muss sicherstellen, dass sie auch wirklich anwendbar und robust ist und echten Mehrwert schafft.

Daher müssen wir transdisziplinär arbeiten. Zusammen mit unseren wissenschaftlichen Partnern vom Institut NOWUM-Energy an der FH Aachen entwickeln wir Bewertungs- und Punktesysteme, um Energiebilanzen, Lebenszyklusanalysen und Produkt-CO₂-Bilanzen zu erstellen. Wir arbeiten auch eng mit dem Team von SP1 zusammen, um die Recyclingfähigkeit modifizierter Fasern zu bewerten und Forschung im Labormaßstab mit der industriellen Realität zu verknüpfen. Darüber hinaus bauen wir die Dateninfrastruktur auf, die sicherstellt, dass alle Forschungsergebnisse aus allen FOMOP-Teilprojekten strukturiert und FOMOP-übergreifend nutzbar sind.

So agieren verschiedene Disziplinen nicht einfach nur nebeneinander. Vielmehr interagieren Materialwissenschaften, Energietechnik, Umweltbewertung und Datenmanagement miteinander. Ja, das ist in der Praxis manchmal herausfordernd (lacht). Aber es ist sehr wichtig, damit wir Lösungen entwickeln, die in der realen Welt tatsächlich funktionieren. Für mich persönlich ist diese Denkweise sowohl notwendig als auch sehr motivierend.

Du bist Biotechnologin, hast gerade Deine Doktorarbeit abgegeben und bist von der Wissenschaft in die angewandte Industrieforschung gewechselt. Was hat Dich zu diesem Wechsel bewogen?

Neugier! (lächelt) Und der starke Wunsch, vom Verstehen von Problemen dazu überzugehen, aktiv an Lösungen zu arbeiten. Ich habe mit Umweltwissenschaften begonnen, weil ich die Ursachen unserer Umweltkrisen verstehen wollte. Irgendwann fühlte sich das jedoch überwältigend an, weshalb ich in den Bereich Energie- und Umwelttechnik wechselte, mit Fokus auf erneuerbare Energien, und schließlich beschäftigte ich mich während meiner Promotion mit Bäumen als Biomasse und energieärmeren Verfahren in der Zellstoffproduktion. Mit der Zeit wurde mir klar, dass mich besonders die angewandte Bewertung interessiert – also das Verstehen von Zielkonflikten, Machbarkeit und den Auswirkungen in der Praxis. In meiner Gruppe bringt meine Rolle all das zusammen. Sie ermöglicht mir, Wissen anzuwenden, statt es nur zu generieren.

„SP4 sorgt dafür, dass aus guten Ideen belastbare Lösungen werden – und dass Innovationen nicht im Entwicklungsstadium stecken bleiben, sondern den Weg in die industrielle Anwendung finden.“

Als Innovationsnetzwerk schlägt die Modellfabrik Papier eine Brücke zwischen Wissenschaft und Industrie. Welche Rolle spielt die Arbeit deiner Gruppe dabei?

Unsere Arbeit ist genau diese Brücke. Akademische Forschung erzeugt viel Wissen, arbeitet dabei aber oft mit theoretischen Werten und idealisierten Bedingungen – was wichtig ist. Die reale Welt funktioniert jedoch unter vielen verschiedenen Zwängen. Unser Arbeitspaket dreht im Wesentlichen um Integration. Wir müssen unsere technologischen Innovationen direkt mit der Industrie verknüpfen, sobald sie entstehen. Dazu nehmen wir zunächst wissenschaftliche Ergebnisse und übersetzen sie in die industrielle Praxis. Wir beziehen Industriepartner ein, nutzen Referenzfälle, die näher an der realen Produktion liegen, und testen Annahmen unter praktischen Bedingungen. So werden unsere Bewertungen und Analysen robuster und auch über die Wissenschaft hinaus relevant.

Was war bisher die größte Herausforderung beim Aufbau von SP4 und welche Meilensteine stehen als Nächstes an?

Das Team meiner Forschungsgruppe ist erst seit Kurzem komplett und unsere Arbeit hat an Fahrt gewonnen. Derzeit schaffen wir eine strukturierte Grundlage für die Bewertung des gesamten Entwicklungsweges vom Labormaßstab bis hin zu höheren Technologiereifegraden. Da wir auf den Fortschritt der anderen Teilprojekte angewiesen sind, verzögern deren Verzögerungen auch uns. Dennoch haben wir in sehr kurzer Zeit beachtliche Fortschritte erzielt. Einer unserer größten Erfolge war die Etablierung klarer Methodiken und Prozesse. Der Aufbau hat Zeit und viele Versuche erfordert – aber nun haben wir ein verlässliches Rahmenwerk.

Mit Blick auf die Zukunft… nun, ich muss während meines Mutterschaftsurlaub eine kleine Pause einlegen. Ich bin meinem Team sehr dankbar, dass es unsere Arbeit weiter vorantreibt. Ich hoffe, dass die meisten Technologien in den nächsten Monaten evaluiert werden, dass wir eine solide Dateninfrastruktur aufgebaut haben und dass wir bereits in die ersten experimentellen Phasen der Rezyklierbarkeitsforschung eingestiegen sind. Vor allem hoffe ich, dass die Gruppe weiterhin klar und zuversichtlich voranschreitet – und dass der gemeinsam eingeschlagene Weg uns zu guten Lösungen führt.“

Vielen Dank für das Gespräch.