Kaffeeform Cups (©Kaffeeform)Unter 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.