Rund 70 % aller Innovationen weltweit basieren auf neuen Materialien, um beispielsweise Effizienz und Produktivität zu steigern – etwa Solarzellen, die mehr Strom liefern, und Bautechnologien, die mit deutlich weniger Material auskommen.
Viele dieser Materialien haben allerdings einen Nachteil: Sie basieren auf endlichen Rohstoffreserven. Der Lebenszyklus besteht aus Abbau (der Rohstoffe), Produktion, Nutzung und Entsorgung – meist ohne Recycling oder Re-Use, also nicht gerade ein nachhaltiger Stoffkreislauf. Zur Illustration: Jedes Jahr produzieren wir weltweit rund 100 Mio. Tonnen Plastik, das meiste aus Erdöl und etwa 40 % davon für Verpackungen. Davon landet wiederum der Grossteil auf dem Müll (oder in den Weltmeeren), wo er aufgrund seiner Langlebigkeit Jahrzehnte erhalten bleibt.
Der idealtypische Rohstoff für neue, kreislaufgerechte Ersatzmaterialien, etwa für Polymere, ist erneuerbar bzw. nachwachsend. Wie zum Beispiel das weltweit am häufigsten vorkommende Biopolymer Zellulose, aus dem sich wahrlich erstaunliche Dinge herstellen lassen, wie Empa-Forschende in den letzten Jahren wiederholt demonstriert haben.
Das fängt bei ultraleichten Isolations- und Füllmaterialien in Form von Zelluloseschäumen an. Funktionalisiert man diese – stattet sie also mit neuen Eigenschaften aus –, so erhält man etwa ein schwammartiges Material, das selektiv Öl aufsaugt (und gleichzeitig Wasser abstösst)und kann damit Ölverschmutzungen aus Gewässern entfernen.
In Zusammenarbeit mit Lidl Schweiz entstand zudem eine Verpackung, die Obst und Gemüse länger haltbar macht und somit Food Waste verringert. Und dies ganz simpel in Form einer Spraybeschichtung: einfach aufzutragen, bioabbaubar, gesundheitlich unbedenklich und erst noch aus Pflanzenabfällen hergestellt. Komponente für eine «grüne» Elektronik wie Batterien und Farbdisplays lassen sich gar 3D drucken. Die Minibatterie der Empa besteht lediglichaus Papier, Kochsalz, Grafit, Zinkpulverund Russ und ist daher komplett kompostierbar. Sie lässt sich durch einen Tropfen Wasser «einschalten» und eignet sich für kleine Einweg-Elektronikgeräte mit geringem Stromverbrauch wie etwa intelligente Etiketten, Umweltsensoren oder medizinische Diagnosegeräte. 2022 figurierte die Papierbatterie gar auf der Liste der bedeutendsten Erfindungen des Jahres des «Time»-Magazins.
Dies sind nur einige der unzähligen zukunftsgerichteten Anwendungsmöglichkeiten, die alle auf einem einzigen, günstigen und weitverbreiteten Material basieren – Zellulose. Materialforschung und -entwicklung hat also in der Tat ein enormes Potenzial, uns eine nachhaltige und lebenswerte Zukunft zu ermöglichen.
