Mäuse aus Holz, Platinen aus Pilzen: So grün kann Elektronik werden
Leiterplatten aus Holz und Pilzen könnten Elektronik kompostierbar machen. Forschende bauen Prototypen – von Mäusen bis zu Pilz-Batterien.
Lassen sich Computermäuse in Zukunft einfach kompostieren. Verschiedene Forschungsteams arbeiten an Lösungen.
Foto: Empa
Platinen stecken in jedem Smartphone, in Laptops, in Kaffeemaschinen und in elektrischen Zahnbürsten. Millionen Tonnen landen jedes Jahr auf dem Müll. Recyceln lassen sie sich kaum. Ihr Trägermaterial besteht meist aus Glasfasern und Epoxidharz, einem Erdölprodukt. Einmal verbaut, ist es am Ende nur schwer wieder loszuwerden. Fachgerechte Entsorgung heißt: Pyrolyseöfen, hohe Temperaturen, Filteranlagen. Teuer und energieintensiv.
Doch es geht auch anders. Forschende arbeiten daran, die grüne Zukunft der Elektronik tatsächlich grün zu machen – oder braun. Holz, Pilze und andere nachwachsende Rohstoffe sollen eines Tages die giftigen Materialien ersetzen. Erste Prototypen gibt es schon: kompostierbare Leiterplatten, ja sogar Computer-Mäuse, die nach Gebrauch verrotten können.
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Holz statt Erdöl
Ein Team an der Empa in der Schweiz hat dafür eine Lösung entwickelt. Thomas Geiger und sein Team arbeiten seit Jahren daran, Cellulose – den Grundbaustein von Holz – für Elektronik nutzbar zu machen. „Unsere Partner am Forschungsinstitut TNO in den Niederlanden haben ein Verfahren entwickelt, um die Rohstoffe Lignin und Hemicellulose aus dem Holz zu extrahieren. Was bleibt, ist die bräunliche Lignocellulose, für die es bisher keine Verwendung gab“, erklärt Geiger.
Dieses scheinbare Abfallprodukt bildet die Basis für eine neue Platine. Dafür zermahlen die Forschenden die Lignocellulose in Wasser, bis nur noch feine Fibrillen übrig sind. Das Ergebnis ähnelt einem Netz aus hauchdünnen Fasern. Anschließend wird das Wasser unter hohem Druck herausgepresst. Die Fibrillen rücken eng zusammen, trocknen und bilden eine feste Platte. Die Forschenden nennen diesen Prozess „Hornifizierung“. Das enthaltene Lignin wirkt dabei wie ein natürlicher Kleber.
Bei dieser Computermaus besteht nicht nur das Gehäuse aus bioabbaubarem Material, sondern auch die Leiterplatte.
Foto: Empa
Das Resultat ist eine feste, stabile Platte, auf die sich Kupferbahnen aufbringen lassen. Fast so widerstandsfähig wie herkömmliche Leiterplatten – fast. Denn die neue Platine ist empfindlicher gegenüber Wasser und Feuchtigkeit. Genau darin liegt der Knackpunkt: Absolute Wasserfestigkeit würde den natürlichen Abbau blockieren. „Wenn gar kein Wasser mehr in das Trägermaterial eindringen kann, können auch keine Mikroorganismen, wie Pilze, mehr darin wachsen – und damit wäre die Bioabbaubarkeit nicht mehr gegeben“, so Geiger.
Hier geht es zur Studie der Empa
Pilze als Baumeister
Noch einen Schritt weiter gehen Forschende der Johannes-Kepler-Universität Linz. Sie haben Platinen entwickelt, die nicht aus Holz, sondern aus Pilzen bestehen – genauer gesagt aus dem Myzel des Glänzenden Lackporlings. Myzel ist das unterirdische Geflecht, das Pilze wie ein Netz durch Böden und Holz ziehen.
Das Verfahren klingt fast wie ein Rezept aus der Küche. Buchenspäne, Dinkelmehl, Gips und Wasser werden gemischt, erwärmt und anschließend mit Pilzsporen versetzt. In einer Kiste wächst daraus über mehrere Wochen ein Gewebe aus Pilzfäden. An der Oberfläche bildet sich eine papierartige Haut, weiß bis bräunlich, je nach Reifung. Sobald das Wachstum stoppt, ziehen die Forschenden diese Haut ab, trocknen, pressen und schneiden sie zu. Fertig ist das Basismaterial für eine Leiterplatte.
Forschende aus Linz wollen Plastik in Elektronik durch Pilze ersetzen.
Foto: JKU
Die Myzelhaut bekommt dann noch eine metallische Beschichtung, etwa aus Kupfer oder Gold. Mit Lasern lassen sich daraus feine Leiterbahnen ätzen. Laut Forschungsbericht halten diese Bahnen enorme Stromdichten aus, über 300 Ampere pro Quadratmillimeter. Außerdem sind sie flexibel und können Tausende Biegezyklen überstehen, ohne nennenswerten Leistungsverlust.
„Das Verfahren sei besonders einfach, verbrauche deutlich weniger Energie und Wasser als die Leiterplattenproduktion aus konventionellen Materialien und auch als jene aus Papier oder Baumwolle“, schreibt das Team. Zudem brauche es keine giftigen Chemikalien. Am Ende sind die Platinen komplett kompostierbar.
Hier geht es zur Studie aus Linz
Mäuse aus Holz – wörtlich genommen
Die Schweizer Platinen haben die Forschenden gleich in funktionierende Computermäuse eingebaut. Ein kurioser Moment: Hardware, die nach ihrer Nutzung nicht in den Sondermüll wandert, sondern theoretisch auf den Kompost.
Was heute noch als Demonstrator dient, könnte in Zukunft Alltag werden – zumindest in Geräten mit kurzer Lebensdauer oder in Bereichen, in denen Umweltbilanz wichtiger ist als Robustheit.
Kompostierbare Batterien?
Das Pilzmaterial könnte sogar noch mehr. Forschende der JKU prüfen, ob sich Myzel auch als Separator in Batterien eignet. Separatoren sind dünne Schichten, die Plus- und Minuspol trennen. Heute bestehen sie aus Erdöl-basierten Kunststoffen.
Das Pilzmyzel könnte eine nachhaltige Alternative sein: hochporös, saugfähig, stabil. Mit der richtigen Elektrolytlösung wäre sogar eine kompostierbare Batterie denkbar – Gehäuse inklusive.
Grenzen auf dem Weg zur Praxis
So vielversprechend die Ansätze klingen: Noch ist die Vision nicht marktreif. Holz- und Pilzplatinen reagieren empfindlich auf Feuchtigkeit. Das ist gut für die Kompostierung, schlecht für langlebige Elektronik. Auch die industrielle Herstellung steht noch am Anfang. Verfahren, die im Labor funktionieren, lassen sich nicht ohne Weiteres auf Fabrikmaßstab übertragen. Fragen nach Lebensdauer, Sicherheit und Kosten sind ebenfalls offen.
Und doch: Beide Ansätze zeigen, dass nachhaltige Elektronik mehr sein kann als ein Marketing-Schlagwort. Die Kombination aus nachwachsenden Rohstoffen, biologischem Abbau und geringem Energieverbrauch eröffnet neue Wege. Vielleicht wachsen unsere nächsten Platinen wirklich im Wald – oder im Pilzkeller.
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