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Hergestellt aus Kohlenstoffemissionen – die CleanCloud™-Story

Von frühen Rückschlägen zu Heureka-Momenten, emissionsfressenden Bakterien bis hin zu Actionfilm-Gefühlen: Die Geschichte unseres Wegs, einen Schuh aus Kohlenstoffemissionen herzustellen, hat es in sich.

 

Die Geschichte unserer CleanCloud™-Technologie gleicht Science-Fiction … aber sie ist wissenschaftliche Tatsache.

 

CleanCloud™ verwandelt CO2-Emissionen in Performance-Produkte. Wir verwandeln die Vorstellung von Kohlenstoffemissionen als Abfallprodukt ins Gegenteil und sehen die schädlichen Gase stattdessen als Ressource. Und so begann diese Geschichte, als das Innovationsteam von On sich die Frage stellte: «Was wäre, wenn Kohlenstoffemissionen kein Umweltproblem, sondern Teil einer umweltfreundlichen Lösung sein könnten?»

 

Mit «was wäre wenn» beginnen viele Sätze bei On. Und 2018 begannen wir, «Was wäre wenn»-Fragen zu stellen, die zu CleanCloud™ führten.

 

Das Projekt markiert einen wichtigen Schritt auf unserem Weg, uns von der Verwendung von auf fossilen Ressourcen basierenden Materialien zu verabschieden. Aber wahre Innovation bedeutet naturgemäss, in unbekannte Gewässer aufzubrechen. Und unterwegs kamen wir das immer wieder in raue See …

 

Einen Weg finden

  

 

«Es war emotional – das intensivste Projekt, an dem ich je gearbeitet habe», sagte Nils Altrogge, Head of Technology Innovation bei On. «Manchmal hatte ich Tränen in den Augen, so frustriert war ich», gibt er zu. «Aber wir haben den Glauben nie aufgegeben, Lösungen finden zu können. Am nächsten Morgen sah alles oft wieder besser aus und wir machten weiter.»

 

Für Nils gehören diese Herausforderungen zum Tagesgeschäft. «Die Leute möchten oft eine Lösung, bevor sie mit der Arbeit an einem Projekt beginnen», erklärte er. «Bei On ziehen wir es vor, auf ein Ziel hinzuarbeiten und dabei unsere Entdeckungen zu machen. Das ist der Weg des Pioniers – mutig sein, Risiken eingehen und unterwegs Lösungen entwickeln.»

 

Genau so ging das Team beim CleanCloud™-Projekt vor. Alles begann damit, dass On-Mitbegründer Caspar Coppetti den Vorschlag zur Zusammenarbeit mit einem Unternehmen machte, das Kraftstoffe aus Kohlendioxid herstellt.

 

On hatte bereits angefangen, sich von der Nutzung fossiler Ressourcen – Basis für fast alle Kunststoffe – zu verabschieden. Der vollständig recycelbare Schuh Cyclon, Produkt des Abo-Service von On, wird aus biobasierten Materialien hergestellt. Die Frage war, welche anderen Rohstoffe könnten noch erforscht und entdeckt werden? Jedes nur denkbare Material der Welt besteht aus Kohlenstoffatomen, also dachte sich Nils, dass es keinen Grund geben kann, weshalb die Nutzung von Kohlenstoffemissionen nicht das Potenzial hat, Ausgangspunkt für die Herstellung neuer Materialien zu sein.

 

Er stellte die Idee Jean-Philippe Romain vor, Head of Materials Science bei On. Seine Antwort war:

 

«Das ist verrückt, aber … lass es uns versuchen!»

 

Das Team begann daraufhin die Zusammenarbeit mit der Kraftstofffirma, von der Caspar erzählt hatte. Aber nach einem Jahr Entwicklungszeit für eine neue Fertigungsanlage gab es ein Problem.

 

«Alles, was wir bekommen haben, war eine kleine Flasche Material, mit dem wir arbeiten konnten. Dieser Ansatz stellte sich als nicht skalierbar heraus. Zu diesem Zeitpunkt war das Projekt im Grunde gestorben. Aber wir entschieden, dass die Idee zu gut war, um begraben zu werden, und dass es einen anderen Weg geben musste.»

 

Aufbau des Teams

    

 

Das Projekt fortzusetzen bedeutete, bei Null anzufangen. Das Team bestand zwar nicht aus Chemikern, aber es eignete sich beharrlich das erforderliche Wissen an, um eine Lösung zu finden – oder zumindest um fundierte Gespräche mit Menschen führen zu können, die die richtige Richtung aufzeigen konnten.

 

An diesem Punkt lud On eine Gruppe von Biochemikern aus Industrie und Wissenschaft ein, das geplante Vorhaben zu diskutieren. Schliesslich wurden alle denkbaren Lösungen auf einem Whiteboard festgehalten.

 

«Es gab einige unglaubliche Vorschläge», erinnert sich Nils. «Einer davon war, Bakterien mit Hilfe Synthetische Biologie so zu programmieren, dass sie CO2 umwandeln und genau das Material produzieren können, das wir benötigen. Das hörte sich unglaublich gut an, würde aber erst in etwa 50 Jahren realisierbar sein. Natürlich haben wir kürzere Zeithorizonte.

 

Unser Mantra lautet: entdecken, anwenden, skalieren, schnell sein. An diesem Punkt wurde uns klar, dass wir, wenn wir CO2-Emissionen als Rohstoff auf skalierbare Weise nutzen wollten, eine geeignete Lieferkette brauchen würden. Aber eine solche Lieferkette existierte nicht. Um den Traum Wirklichkeit werden zu lassen, müssten wir selbst die Pionierarbeit für diese neue Lieferkette leisten.»

 

Unbeirrt begann das Team von On, die Schaffung einer neuen biochemischen Lieferkette voranzutreiben. Alleine war das nicht machbar, also begab man sich auf die Suche nach den richtigen Partnern.

 

Bei seiner Recherche stiess Nils auf LanzaTech, ein auf Kohlenstoffrecycling spezialisiertes Unternehmen. LanzaTech fängt konzentrierte Kohlenstoffemissionen aus industriellen Quellen auf, bevor sie in die Atmosphäre gelangen können. Im nachfolgenden Prozess kommt dann ein spezieller Bakterienstamm zum Einsatz, der zuerst in Kaninchenkot (du hast richtig gelesen) gefunden wurde, um diesen Kohlenstoffabfall durch Fermentation in Ethanol umzuwandeln. Im Grunde genommen ähnelt der Fermentationsprozess dem in einer herkömmlichen Brauerei, nur dass LanzaTech statt Zucker und Hefe zur Herstellung von Bier Emissionen in Brennstoffe und Chemikalien umwandelt.

 

Begeistert von der Aussicht, einen Schuh aus Kohlenstoffemissionen herzustellen, kam das Team von LanzaTech schnell an Bord. Dies war ein grosser Schritt nach vorn: Da LanzaTech in der Lage war, Ethanol in grossem Massstab aus Kohlenstoffemissionen zu gewinnen, hatte das Team eine grundlegende Hürde genommen. Und auch andere Fortschritte waren zu verzeichnen …

 

Frühere Gespräche mit Experten auf diesem Gebiet hatten bereits zu einer Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Borealis geführt, einem führenden Anbieter von fortschrittlichen, zirkulären Lösungen für erneuerbare Kunststoffe.

 

EVA (Ethylenvinylacetat) ist eines der am häufigsten verwendeten Materialien bei der Herstellung von Performance-Produkten, insbesondere bei der Dämpfung von Laufschuhen. Borealis war zuversichtlich, dass es das im Laborverfahren bewährte Polymerisationsverfahren skalieren und zur Herstellung von EVA (Ethylenvinylacetat) mit dem auf Kohlenstoffemissionen basierenden Material als Grundlage einsetzen können würde. Das On-Team stand kurz davor, die notwendige neue Lieferkette einzurichten. Aber es fehlte ein entscheidendes Bindeglied: Das von LanzaTech hergestellte flüssige Ethanol müsste dehydriert werden, denn nur so konnte man gasförmiges Ethylen gewinnen (ein Monomer, der kleinste Baustein in der Kunststoffproduktion). Und die Lösung dieses Problems war alles andere als einfach.

    

 

Wenn du dir ein Team vorstellst, das versucht, die Sportartikelbranche mit Innovationen zu verändern, zeichnen sich vielleicht glänzende Labore, komplexe Präsentationen, leidenschaftliche Debatten und Laufbandtests vor deinem geistigen Auge ab. Und sicherlich gehört das alles dazu. Aber Nils weist mit Nachdruck darauf hin, dass es bei echter Innovation, der Schaffung von etwas, das noch nie jemand zuvor getan hat, mehr um Ausdauer als um Wissenschaft geht.

 

«Ich konnte eine Liste potenzieller Partner zusammenstellen, die uns dabei helfen würden, das Ethanol in Ethylen umzuwandeln. Bei meiner Suche habe einfach mit Menschen auf der ganzen Welt telefoniert, Labors in Russland, China und überall, und immer wieder habe ich Absagen bekommen. Aus einer langen Liste sind schliesslich zwei Kandidaten hervorgegangen. Und es stellte sich heraus, dass einer von ihnen bereits mit LanzaTech zusammenarbeitete. Das schien mir ein Zeichen zu sein.»

 

Dieser potenzielle Partner war Technip Energies (T.EN), die jetzt ein integraler Bestandteil des CleanCloud™-Prozesses sind. Sie sind Spezialisten für die Umwandlung von Ethanol in Ethylen durch Dehydratisierung und wir hofften, dass die Technologie von T.EN die Lieferkette vervollständigen könnte. Um sichergehen zu können, wäre jedoch die Schaffung einer komplett neuen Pilotanlage mit erheblichen Investitionen erforderlich gewesen. Glücklicherweise glaubte auch T.EN an das Potenzial dieses Moonshot-Innovationsprojekts. Die Pilotanlage war bald bereit, um zu testen, ob das flüssige Ethylengas, das aus dem aus Kohlenstoffemissionen stammenden Ethanol gewonnen wurde, die erforderliche Reinheit aufwies, damit das Team bei Borealis es in Hochleistungs-EVA umwandeln konnte.

 

Nach zwei Monaten traf die erste Ethylenprobe ein. Dies markierte einen Schritt im Prozess, an den sich Francois-Xavier Dosne (von Freunden nur F-X genannt), Head of Innovation Business Strategy bei On, lebhaft erinnert.

 

«Ich erinnere mich, dass wir zuerst eine kleine Probe [des Ethylen] zum Testen hatten. Es befand sich in einem kleinen Zylinder in einem schwarzen Koffer. Es sah aus wie etwas, das einem Bond-Bösewicht gehörte. Und es ist hochexplosives Material, also in gewisser Weise eine Bombe. Man kann nur kleine Mengen davon auf einmal transportieren.»

 

«Es war ein sehr intensiver Moment, denn wir benötigten eine Materialreinheit von 100 %. Wenn man es in den Prozess einführt und die chemische Reaktion nicht genau den Berechnungen gemäss abläuft, besteht ein echtes Explosionsrisiko. Als die Tests zeigten, dass die Qualität unseren Erwartungen entsprach, markierte das einen grossen Moment für das Projekt – wir konnten weitermachen.»

 

Der Moment der Wahrheit

  

 

Nachdem das Team von Borealis bestätigt hatte, dass das Ethylen rein genug für die Produktion von EVA war, konnte die Herstellung beginnen. Da das Werk erstmalig an der Herstellung von Schuhmaterialien beteiligt war, arbeitete das Borealis-Team bei den nächsten Schritten eng mit dem On-Materialexperten Jean-Philippe Romain zusammen. Nachdem ein Teil der Produktionsanlage zehn Wochen lang der Herstellung des EVA gewidmet war und der Prozess nur gestoppt wurde, wenn die Ausrüstung abkühlen musste, gab es eine Weltpremiere: Kleine Kunststoffpellets und das erste Material seiner Art, das aus Kohlenstoffemissionen hergestellt wurde.

 

Nachdem jeder Schritt zur Einrichtung der neuen Lieferkette abgeschlossen war, konnte sich das On-Team darauf konzentrieren, den Traum eines aus Kohlenstoffemissionen hergestellten Schuhs Wirklichkeit werden zu lassen. Sie reisten mit einer kleinen, einzigartigen (und daher äußerst wertvollen) Probe des EVA zu unseren Produktionsstätten in Vietnam, um etwas in Angriff zu nehmen, was noch nie zuvor gemacht wurde: eine Dämpfung für einen Performance-Running-Schuh aus Kohlenstoffemissionen herzustellen.

 

«Ich hatte schon entspanntere Reisen«, schmunzelt Nils. «Uns war bewusst, dass wir ein ganz besonderes Material im Handgepäck haben. Dass die EVA-Pellets wie Diamanten aussehen, half bei der Flughafensicherheitskontrolle auch nicht gerade, die Nerven zu beruhigen. Es war eine lange Reise von der Schweiz nach Asien, aber ich konnte überhaupt nicht schlafen. Wir hatten so einen weiten Weg zurückgelegt, um an diesen Punkt zu kommen – es war nervenaufreibend, aber auch superspannend.»

 

Die Teams in der Yusung-Produktionsstätte in Vietnam teilten Nils´ Begeisterung. Selbst für diese Schuhdämpfungsspezialisten war es eine Premiere. Das Yusung-Team hatte sich monatelang darauf vorbereitet, dass diese ersten Tests – die Produktion von nur fünf Paar Schuhen – reibungslos verlaufen würden.

 

Nach den Tests im Labor vor Ort wurden die auf Kohlenstoffemissionen basierenden Pellets halbiert, um sie verschiedenen «Rezepten» mit Elementen wie Treib- und Vernetzungsmitteln beizumischen, die zum Aufschäumen des EVA benötigt werden. So hatte das Team nur zwei Versuche, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.

 

Nachdem das Material in die Maschine geladen wurde, die die Zwischensohlen (die Einheiten der CloudTec®-Dämpfung) herstellt, wartete das Team nervös auf die Ergebnisse. Eine angespannte Stille legte sich über die Anwesenden. Aber es dauerte nicht lange.

 

«Zu sehen, wie die erste CleanCloud™-Zwischensohle aus der Maschine kam, löste Euphorie aus«, erinnert sich Nils. «Es war ein emotionaler Moment, da blieben nicht viele Augen trocken. Sie sah nicht nur wie eine Mittelsohle aus, sondern war auch ein wirklich hochwertiges Produkt.»

 

Die Zwischensohle wurde dann zusammen mit anderen Nicht-CleanCloud™-Zwischensohlen auf einem Förderband ausgehärtet, was das Team dazu veranlasste, durch die Anlage zu hetzen, um ja diesen ersten wertvollen Proof-of-Concept nicht aus den Augen zu verlieren.

 

Auf dem Weg in eine fossilfreie Zukunft

   

 

Nach dem Aushärtungsprozess wurden die Zwischensohlen bei unserem Partner Zucca zum Cloudprime – dem allerersten CleanCloud™-Schuh, bei dem jedes Element auf seine Umweltauswirkungen geprüft wird – zusammengebaut. Der Cloudprime ist der Proof-of-Concept: Er ist die Kombination einiger der fortschrittlichsten und nachhaltigsten Materialien der Welt.

 

Wie bei der Zwischensohle auch wird das im Obermaterial verwendete Polyester aus Kohlenstoffemissionen hergestellt – das Ergebnis einer Zusammenarbeit mit dem französischen Start-up Fairbrics. Das versteckte Speedboard®, verantwortlich für das agile Laufgefühl des Cloudprime, wurde für den Strassenlauf entwickelt und besteht aus Material, das aus Rizinusbohnen gewonnen wird. Die Laufsohle des Schuhs ist das Ergebnis einer weiteren Innovationspartnerschaft mit dem Chemie-Start-up Novoloop, das Hochleistungsmaterial mit einem 32-prozentigen Anteil an Altplastikabfällen herstellt.

 

Der Cloudprime befindet sich noch in der Entwicklung und ist (zumindest noch) nicht im Handel erhältlich. Die ersten Paare des Cloudprime werden aktuell von Spitzensportlern auf Herz und Nieren geprüft, darunter der Schweizer Marathon-Rekordhalter Tadesse Abraham und die deutsche 1500-m-Spezialistin Fabiane Meyer.

 

«Ich habe das Laufen im CleanCloud™ wirklich genossen, zusätzlich begeistert hat mich natürlich, dass er aus Kohlenstoffemissionen hergestellt wir»«, sagt Fabiane. «Ich dachte, dass er wegen der Verwendung von nachhaltigem Material vielleicht nicht so gut ist, wie die anderen On-Schuhe, was nicht stimmt: Er ist sehr komfortabel, liefert guten Support und bietet müheloses Laufen. Es ist ein grosser Schritt in die richtige Richtung für eine nachhaltige Zukunft.»

   

 

Für das Team ist dieses Feedback eine Bestätigung für die Entscheidung, das Projekt voranzutreiben, auch wenn andere vielleicht schon ausgestiegen wären. Klar ist allerdings, dass die Reise noch nicht zu Ende ist …

 

«Den allerersten Schuh aus Kohlenstoffemissionen in meinen Händen zu halten, ist ein riesiger Meilenstein – nicht nur für On, sondern für die gesamte Sportindustrie», sagt Caspar Coppetti.

 

«Vor fünf Jahren war es noch nicht einmal ein ferner Traum. Stell dir vor, was in Zukunft passieren kann, wenn wir das Potenzial alternativer Kohlenstoffquellen durch weitere Forschung und in Zusammenarbeit mit den besten Partnern erschliessen.»

 

«Unser Ziel ist es, die CleanCloud™-Technologie in naher Zukunft so vielen Verbrauchern wie möglich zugänglich zu machen.»

 

Nils beeilt sich allerdings zu betonen, dass das Projekt noch lange nicht abgeschlossen ist:

 

«Fünf Paare des Cloudprime herzustellen, war schon eine unglaubliche Geschichte. Aber unser Ziel sind fünf Millionen – und mehr. Es wird noch weitere Herausforderungen auf dem Weg geben, aber das CleanCloud™-Projekt hat uns gezeigt, dass es keine Grenzen gibt, wenn wir ständig den Status quo hinterfragen, nicht aufgeben und das richtige Team mit der richtigen Einstellung haben.»

«Wir träumen davon, unsere Industrie kohlenstoffemissionsfrei zu machen. Und das ist erst der Anfang.»