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Innovative Materialien für eine nachhaltige Zukunft

Aktualisiert: 27. März 2023


Hand mit futuristischen Materialen, die grün und nachhaltig sind.

Innovationen in der Materialentwicklung und Umwelttechnik werden immer wichtiger, um den ökologischen Fußabdruck von Produkten und Technologien zu verringern und um eine nachhaltigere Zukunft zu gestalten. Heute stellen wir euch auszugsweise drei Beispiele aus unserem Innovationskompass vor, die zeigen, wohin die Reise in der Glasherstellung und Medizintechnik, aber auch bei Flaschenherstellern und im Bausektor gehen kann.


Biomolekulares Glas, das in der Natur und im menschlichen Körper abgebaut werden kann


Glas, das aus Quarzsand, Metallen oder Acryl hergestellt wird, kann nicht biologisch abgebaut werden, was ein Problem für unsere Umwelt darstellt. Das liegt vor allem an der benötigten Struktur des Glases, die nur entsteht, wenn der heiße, geschmolzene Rohstoff dermaßen schnell abgekühlt wird, dass er nicht auskristallisiert: Er muss quasi im flüssigen Zustand erstarren. Einem Forschungsteam der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) ist es nun gelungen, ein biomolekulares Glas zu entwickeln, das aus Aminosäuren, Proteinen und anderen Biomolekülen besteht. Durch eine chemische Modifikation wurde es hitzebeständig gemacht, sodass es die mechanischen, optischen und chemischen Eigenschaften von herkömmlichem Glas aufweist und trotzdem sowohl in der Natur als auch im Körper von Lebewesen innerhalb weniger Wochen abgebaut werden kann. Damit eignet sich dieses Glas auch für orthopädische Implantate, die nur für kurze Zeit im Körper verweilen sollen. Einige der auf diese Weise hergestellten Biogläser sind sogar weniger zerbrechlich als manche Metall- und Acrylgläser und haben eine optische Durchlässigkeit von bis zu 90 Prozent – mehr als Glas in vielen kommerziellen Anwendungen. Das Bioglas befindet sich noch im Laborstadium. Interessierte müssen sich bis zur Marktreife also noch etwas gedulden. [3]


Saftflaschen zum Abschälen und Auflösen


Bei der Suche nach alternativen Verpackungen geht es vor allem darum, sowohl Umwelt als auch gängige Recyclingsysteme zu entlasten und die Probleme, die mit den Massen an Verpackungsmaterialien verbunden sind, schon vorab so klein wie möglich zu halten. Das Verpackungskonzept „GoneShells“ wurde vom schwedischen Design-Studio Tomorrow Machine entworfen. Es handelt sich um ein neues, biologisch abbaubares Verpackungsmaterial hergestellt aus Kartoffeln, das nachahmt, wie die Natur ihre essbaren Gegenstände schützt – mit einer Schale, die man vor Verzehr erst entfernen muss. Wie bei einer Zitrusfrucht oder einer Banane wird erst durch das Entfernen der Schale der Inhalt freigelegt – und dieses Schälen setzt spannenderweise erst den biologischen Abbauprozess in Gang. Solange man die Verpackung also intakt lässt, ist sie optisch eine transparente Plastikflasche. Ist sie einmal abgeschält, kann man sie unter fließendem Wasser einfach auflösen, kompostieren oder sogar essen. Das Designen von Prototypen ist gegenwärtig noch im vollen Gange, in Kooperation mit dem Saftunternehmen Eckes Granini bzw. dessen Marke Brämhults Juice Norwegen. Für die breite Massenproduktion sind die Kosten für die Herstellung der biologisch abbaubaren Alternativmaterial-Flaschen zum Schälen derzeit noch zu hoch. [2]


Neuartiges Dämmmaterial soll atmosphärisches CO₂ reduzieren und zudem als Dünger dienen


Der Bausektor zählt zu den größten Treibern des Klimawandels. Circa 40 Prozent des weltweiten Energieverbrauchs und etwa 30 Prozent der Treibhausgasemissionen sind ihm anzulasten. Allein in der EU gehen 36 Prozent allen Abfalls auf die Baubranche zurück. Sogenannte graue Treibhausgasemissionen, zu denen es beim Errichten von Gebäuden kommt, sind bei modernen Bauwerken ähnlich hoch wie die Emissionen, die der Betrieb mit sich bringt. Baumaterialien, die auf Dauer CO₂ aus der Atmosphäre binden, besitzen somit großes Potenzial, den ökologischen Fußabdruck der Branche zu verkleinern. Wissenschaftler des „Building Energy Materials and Components Lab“ der Empa entwickeln derzeit einen neuen Dämmstoff, der einerseits CO₂ langfristig bindet und andererseits nach der Nutzung als Dünger weiterverwendet werden kann. Im Idealfall sollen Abfallprodukte aus Land- und Forstwirtschaft die pflanzlichen Rohstoffe für die Dämmmaterialien bilden. Mithilfe einer speziellen Hitzebehandlung kann der Großteil des in der Biomasse gebundenen und zuvor für das Wachstum in Form von CO₂ aus der Atmosphäre entnommenen Kohlenstoffs fixiert werden. Während des Gebäudelebenszyklus verbleibt der Kohlenstoff in der Dämmung und kann anschließend zur Erhöhung der Fruchtbarkeit in Äcker eingebracht werden. Im Gegensatz zu beispielsweise Holz- oder Zellulosedämmung wird das gespeicherte CO₂ hier nicht freigesetzt, sondern bleibt über Jahrhunderte bis Jahrtausende gebunden. Bis zur Marktreife gibt es allerdings noch einiges zu tun. [3]


Teaserbild zum Innovationskompass mit Anmeldebutton

Mit diesen innovativen Ansätzen schicken wir euch futuristische Grüße aus dem INNO-VERSE

Das in-manas-Team

 

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