Image: Vielfalt aus der NaturFERCHAUFERCHAUUnter dem Namen Kaffeeform vertreibt der Designer Julian Lechner seine nachhaltigen Espressotassen aus Kaffeesatz. (©Kaffeeform) | ©Kaffeeform
TrendNachhaltige Werkstoffe

Viel­falt aus der Natur

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Mirko Besch

Mirko Besch

freier Journalist

Nachhaltige Werkstoffe sind groß im Kommen. Immer mehr neue hochwertige, technische Materialien aus nachwach­senden Rohstoffen werden entwickelt und in verschie­denen Branchen eingesetzt, um klima- und umweltschäd­liche Werkstoffe aus fossilen Rohstoffen zu ersetzen und dadurch Treibhaus­gas­emis­sionen zu reduzieren.

15. Januar 2016

In neuen Autos kommen heute immer mehr nachwach­sende Rohstoffe zum Einsatz. Das macht sich zum einen natürlich gut im Umweltbe­richt der Hersteller, zum anderen hilft es aber auch, das Klima und die Umwelt ein Stück weiter zu schützen. Außerdem haben pflanzen­ba­sierte Werkstoffe durchaus einige Vorteile zu bieten: Viele von ihnen sind bereits von Natur aus leicht. Sie können somit bisher verwendete schwerere Materialien ersetzen und für Gewichts­ein­spa­rungen sorgen, die besonders im Automobil- oder Flugzeugbau gefragt sind. Darüber hinaus sind nachhaltige Werkstoffe häufig biologisch abbaubar, und manche von ihnen können – verstärkt mit Naturfasern – auch die bei Fahrzeugen nötige Steifigkeit erreichen.

Ablagen aus Tomatenfa­sern

Ford arbeitet seit 2012 mit Unternehmen wie Coca-Cola, Nike, Procter & Gamble oder Heinz daran, die Entwicklung von pflanzen­ba­sierten Werkstoffen voranzutreiben. So wird beispiels­weise in Kooperation mit dem Ketchup-Hersteller Heinz der Einsatz von Tomatenfa­sern im Fahrzeugbau untersucht. „Wir untersuchen, ob sich dieses Nebenpro­dukt aus der Lebensmit­tel­ver­ar­bei­tung für Anwendungen im Automobilbau eignet“, erklärt Ellen Lee, Kunststoff­ex­pertin bei Ford. „Unser Ziel ist es, ein stabiles und zugleich leichtes Material zu entwickeln, das die strengen Anforderungen für Fahrzeuge erfüllt und gleichzeitig die Umwelt entlastet.“ Einsatzmög­lich­keiten sind Kabelhal­te­rungen und Innenrau­m­ab­lagen.

Bereits seit rund 25 Jahren beschäftigt sich Faurecia mit Biomateria­lien im Fahrzeugbau. Der französi­sche Automobil­zu­lie­ferer verarbeitet vor allem Flachs, Industrie­hanf, Stroh oder das Holz der asiatischen Fichte zu besonders leichten Türverklei­dungen, Instrumen­ten­ta­feln, Sitzbezügen oder anderen Fahrzeugin­nen­raum-Komponenten. „Wir bieten diese Produkte der Branche samt rundum getesteter und validierter Materialien und Prozesse an, die jeder Automobil­her­steller in seine Fahrzeuge integrieren kann“, sagt David Weill, Vice President für Marketing und Business Development bei Faurecia Innenraum­sys­teme.

Verbrauch von Biokunst­stoffen wächst kräftig

BMW setzt im Interieur des i3 nach eigenen Angaben 25 Prozent nachwach­sende Rohstoffe (wie nachwach­sende Naturfasern, natürlich gegerbtes Leder und offenporiges Eukalyptus­holz aus 100 Prozent FSC-zertifizierter Forstwirt­schaft) sowie Kunststoff-Rezyklate ein. Der im Exterieur verwendete Kunststoff besteht zu weiteren 25 Prozent aus Rezyklaten, also recycelten Kunststoff­ab­fällen. Auch Autobauer und Zulieferer wie beispiels­weise Toyota, Mazda oder Johnson Controls setzen – vornehmlich im Fahrzeugin­nen­raum – in stetig steigendem Maße auf nachwach­sende Rohstoffe. Dabei ersetzen verstärkt Biokunst­stoffe wie Polyurethane (PUR) auf Pflanzen­öl­basis, Polymilch­säure (PLA) oder Bio-Polyester die bisher erdölbasierten Materialien.

Laut einer Studie von BCC Research soll der weltweite Verbrauch von Biokunst­stoffen jährlich um durchschnitt­lich 32,7 Prozent anwachsen und bis 2019 ein Volumen von 6 Millionen Tonnen erreichen. 2014 lag das Volumen noch bei etwa 1,4 Millionen Tonnen. Verantwort­lich für das Wachstum seien die forcierten Bemühungen, die Abhängig­keit von Rohöl zu verringern und die Nachhaltig­keit zu erhöhen.

Die Biologisie­rung der Industrie

Dementspre­chend hat nicht nur die Autobranche die nachhaltigen Werkstoffe für sich entdeckt. Längst entstehen immer mehr moderne Lösungen für den Alltag. „Die Biologisie­rung der Industrie scheint einer der nächsten logischen Schritte in der Entwicklung unseres Wirtschafts­sys­tems zu sein“, sagt Dr. Sascha Peters von Haute Innovation, der Berliner Zukunfts­agentur für Material und Technologie. „Wir werden es in Zukunft mit Materialien und Produktlö­sungen zu tun haben, die die biologische Diversifi­ka­tion der Natur widerspie­geln.“

In der chemischen Industrie wurden in Deutschland im Jahr 2013 stofflich rund 2,7 Millionen Tonnen an nachwach­senden Rohstoffen eingesetzt. Deren Einsatz ist dort längst etabliert. Zwar überwiegt noch der fossile Rohstoff­an­teil (2013: 17,3 Millionen Tonnen), aber die immer stärker Verwendung findenden nachwach­senden Rohstoffe wie pflanzliche Öle, Stärke, Zucker oder Zellulose sollen diesen Anteil künftig weiter verringern.

Vielfältige Anwendungs­mög­lich­keiten

Dabei sind deren Anwendungs­mög­lich­keiten äußerst vielfältig. Sie werden unter anderem bei der Herstellung von Kunststoffen, Fasern, Kosmetika, Wasch- und Schmiermit­teln, Farben, Kleb- und Baustoffen oder von Arzneimit­teln verwendet. Zudem kommen regelmäßig neue, innovative Produkte auf den Markt wie zum Beispiel erdölfreie Folien aus Kartoffel­stärke, Verpackungen aus Maisstärke, Schaumstoffe auf Algenbasis oder aus Sonnenblumen- oder Rizinusöl, Dämmmatten aus Seegras, Dämmplatten aus Zellulose, Espresso­tassen und Kacheln aus Kaffeesatz, Geschirr aus Bambusmehl, Maisstärke und Baumharz, recycelbare Einwegteller aus Palmblät­tern oder Textilien aus Brennnes­sel­fa­sern. Der Fantasie beziehungs­weise dem Erfinder­geist der Forscher und Hersteller sind keine Grenzen gesetzt.

Damit sich neue nachhaltige Werkstoffe als Austauschma­te­ria­lien gegenüber erdölbasierten Produkten durchsetzen, müssen sie allerdings hohen Anforderungen genügen, gleiche oder gar bessere Eigenschaften – zum Beispiel in puncto Gewicht, Stabilität, Biegsamkeit oder Hitzebestän­dig­keit – aufweisen und idealerweise auch noch günstiger zu produzieren sein. Darüber hinaus sollten durch die für die nachwach­senden Rohstoffe benötigte Flächennut­zung keine negativen Effekte auf die Preisent­wick­lung und Verfügbar­keit von Nahrungs­mit­teln entstehen. Und nicht zuletzt spielen auch Aspekte wie die Wiederver­wend­bar­keit und Wiederver­wert­bar­keit der Werkstoffe eine wichtige Rolle.