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Forschung: Von Natur aus High-Tech

Aus neuartigen pflanzlichen Verbundstoffen lassen sich Möbel, Haushaltsgeräte oder Karosserien bauen. Die Industrie testet, wo Naturfasern Kunststoffe ersetzen können.

Die dünne, beinharte Platte, so groß wie eine PC-Diskette, könnte „ein Stück Schwarzer Afghan sein“. Doch obwohl das Zeug aus Hanf gepreßt wurde, riecht es kein bißchen nach Haschisch. Für Ulrich Riedel ist es trotzdem der Stoff, aus dem die Träume sind. Und in einem Keller der „Deutschen Forschungsanstalt für Luft- und Raumfahrt“ (DLR) in Braunschweig sieht es ganz danach aus, als gingen seine Träume bald in Erfüllung.

 

Der Doktorand der Chemie arbeitet an einer ganz neuen Klasse von Werkstoffen. Er verklebt Hanf-, Sisal- oder Flachsfasern mit sogenannten „Bio-Polymeren“ – Kunststoffen, die aus Kartoffelstärke, pflanzlicher Zellulose oder Rapsöl hergestellt werden. Danach bringt er die Gemische unter hohem Druck in Form und heraus kommen Allerweltsartikel wie Platten oder Röhren, Türverkleidungen oder Küchentabletts. Seine Prototypen sind formstabil und halten Druck- und Zugspannungen stand; Hitze läßt sie kalt. Der diskrete Charme der Produkte aus diesen sogenannten „Bio-Verbundstoffen“ zeigt sich jedoch vor allem nach Gebrauch: Sie lassen sich umweltschonend entsorgen. Riedels Baustoffe können ihr Dasein auf dem Komposthaufen beenden oder in einer Müllverbrennungsanlage nutzbare Wärme erzeugen, ohne daß Rückstände bleiben. Beide Prozesse sind „Kohlendioxid-neutral“: Beim Abbau gelangt nur so viel Treibhausgas CO2 in die Atmosphäre, wie zuvor durch die pflanzlichen Rohstoffe aus der Luft gebunden wurde.

 

Riedels Traum von leichten, hochelastischen „High-Tech-Naturfasern“, deren Bestandteile sämtlich auf dem Acker wachsen, teilen Wissenschaftler in aller Welt, im „BioComposites Center“ der University of Wales ebenso wie bei der nationalen australischen Wissenschafts-Organisation „CSIRO“ oder dem „Indian Institute of Packaging“. Sie schwärmen von den ultrafesten Mikrostrukturen der Naturfasern, raffinierten Konstruktionen der Evolution, die Ingenieure nicht intelligenter hätten erfinden können. Bio-Verbundstoffe können die Möbelproduktion revolutionieren und den Bootsbau, sie eignen sich zur Herstellung von Koffern, Altglas-Containern, Maschinengehäusen oder Haushaltsgeräten, Fahrzeug-Karosserien, Dämmstoffen oder Fenstern.

 

Der riesigen Palette von Anwendungen steht eine ebensogroße Vielfalt an Verbund-Materialien gegenüber. Je nach Anspruch an Druckfestigkeit, Zug- oder Schlagfestigkeit, an Isolierfähigkeit, Lebensdauer oder Feuersicherheit können Faserart und Kunststoffmatrix variieren, können die Fasern als Vlies, Gewebe oder Garn in verschiedenen Richtungen geschichtet werden. Sogar Sandwich-Konstruktionen mit einem Innenleben aus Pappwaben erproben die Forscher.

 

Schon bald könnten Sisal (aus Agaven gewonnen), Ramie (eine Bastfaser), Hanf und Flachs, deren Fasern praktisch genauso fest sind wie Fäden aus Glas, den globalen Glasfaser-Markt von jährlich 1.300.000 Tonnen erobern. Und weil diese Aussichten vor allem die Industrie elektrisieren, spielen multinationale Unternehmen wie Bayer, BASF und Daimler-Benz in der Entwicklung von Bio-Verbunden ganz vorne mit. Die Motive für den Forschungsboom sind so unterschiedlich wie dessen Akteure. Denn nicht nur die Umwelt gewinnt durch die neuen Werkstoffe, sondern auch die Landwirtschaft als Rohstoff-Lieferant. Und schließlich können Industrien mit ramponiertem Öko-Image damit ihr Ansehen aufpolieren.

 

Zum Beispiel die Automobil-Industrie. Schon seit geraumer Zeit produziert „Mercedes-Benz do Brasil“ Kopfstützen, Sitzlehnen und Innenverkleidungen für Nutzfahrzeuge aus natürlichen Materialen. Und seit kurzem arbeiten Wissenschaftler im Daimler-Benz-Forschungszentrum in Ulm fieberhaft an einem Naturfaserverbund für „Außenanwendungen“ – gemeint sind wohl Karosserieteile.

 

Dafür allerdings müssen die Daimler-Chemiker tief in die Trickkiste greifen. Denn die Vorstellung vom Auto, das auf Bäumen wächst und nach der Stillegung auf dem Komposthaufen vergammelt, ist unrealistisch. Warum sollten Mikroben, die das ausgediente Gefährt in schwarze Erde verwandeln, es zuvor im Dienst bei Wind und Wetter verschonen? Und weil Langlebigkeit und biologische Abbaubarkeit sich nicht vereinbaren lassen, setzen Bio-Verbund-Forscher neuerdings lieber auf lange Lebensdauer und thermische Entsorgung. „Kompost muß man loswerden“, sagt Ulrich Riedel von der Forschungsanstalt für Luft- und Raumfahrt, „beim Verbrennen allerdings kommt wenigstens nutzbare Wärme heraus.“

 

Ohne die umstrittene Vorgabe „kompostierbar“ erweitert sich die Palette der möglichen Kunststoffe enorm. Riedel experimentiert mit einem wetterbeständigen Bio-Polymer auf Schellack-Basis, und BASF-Forscher favorisieren ein Polyurethan, das schon jetzt zur Hälfte und womöglich bald vollständig aus Pflanzenölen hergestellt wird. Beide eignen sich für die rückstandsfreie Verbrennung. Andere Anforderungen setzen dagegen häßliche Flecken auf die blitzsaubere Ökobilanz der Bio-Verbunde. Die Eigenschaft „schwer entflammbar“ etwa erfordert Zusätze, die selbst das nachhaltigste Naturfaser-Produkt in einen Fall für die Sondermülldeponie verwandeln können.

 

Auch die Konsumentennase stellt anscheinend subtile Ansprüche ans Material: „Darf ein Mercedes nach Heu riechen?“, fragt Kunststoff-Forscher Andrzej Bledzki von der Gesamthochschule Kassel und bringt damit das Problem auf den Punkt. Natürlich nicht, behaupten seine Kollegen bei Daimler-Benz. Deshalb kommen für sie nur Bio-Verbunde in Frage, deren Fasern vollkommen von einem geruchsdichten Kunststoff umschlossen sind. Der Vorteil der Naturfasern, durch „Atmung“ – also die Fähigkeit, Feuchte aufzunehmen und wieder abzugeben – das Raumklima im Auto zu verbessern, bleibt dadurch allerdings ungenutzt. Pech für künftige Mercedes-Fahrer.

 

Das meistbegehrte Attribut von Bio-Verbunden ist freilich am schwersten zu erreichen: ein akzeptabler Preis. Längst würden die neuen Werkstoffe den Markt erobern, wären Glasfaserverbunde nicht so billig. Erfolgsaussichten, räumt Ulrich Riedel ein, habe die Konkurrenz aus nachwachsenden Rohstoffen wohl erst, wenn Umweltkosten im Preis zu Buche schlagen – etwa über eine CO2-Steuer. Zumutungen dieser Art bekämpfen die Industrieverbände jedoch mit allen Mitteln.

 

Den Bio-Verbund-Forschern vom DLR hat die Unternehmerangst vor steigenden Kosten indes zu einem interessanten Auftrag verholfen. Sie entwickeln für eine große Möbelfirma einen speziellen Werkstoff zur Herstellung von Lattenrosten. Bislang werden die Latten aus hochwertigem Buchenholz gefertigt, das aus Rußland stammt. Nun möchte das Unternehmen sich für den Fall rüsten, daß Buche der erforderlichen Qualität zu teuer wird. Dies wird nach der düsteren Prognose des Möbelherstellers schon in ein paar Jahren der Fall sein – wenn die letzten russischen Urwälder abgeholzt sind.

Von MANFRED PIETSCHMANN



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