Ob Polsterungen für Möbel und Matratzen, verschiedene Verpackungen oder Sport- und Freizeitartikel wie Helme und Matten – Schaumstoff wird für zahlreiche Produkte verwendet. Das Problem dabei ist, dass dieser meistens aus Materialien wie Polyurethan besteht, die auf Basis von Erdöl hergestellt werden. „Dies verursacht einen hohen ökologischen Fußabdruck und trägt zur Ressourcenverknappung bei“, sagt Florian Feist von der TU Graz. Zudem sind Polyurethan-Schaumstoffe schwer zu recyceln, am Ende ihres Lebenszyklus werden sie meist verbrannt oder deponiert. Falls sie doch wiederverwendet werden, dann meist nur als Schaumstoffflocken für minderwertige Produkte. Schaumstoffe solcher Art sind weiters leicht entflammbar und bei ihren Zerfall können Mikroplastikpartikel entstehen. Forschende der TU Graz haben nun einen neuen Schaumstoff entwickelt, der um einiges nachhaltiger ist.
Schaumstoff aus Cellulose
Dieser Schaumstoff ist aus Cellulose, das ist ein natürlichen Stoff, der in vielen Pflanzen vorkommt. Er wurde bereits zuvor für Schaumstoff eingesetzt, nur das Team der TU Graz bediente sich beim Projekt „BreadCell“ eines neuen Prozesses: „Das Neuartige an BreadCell ist ein an das Brotbacken angelehnter Schäumungsprozess: Dabei wird pflanzliche Cellulose (z. B. aus Holz oder anderen Pflanzenfasern) in eine Suspension (Material, das in eine Flüssigkeit getaucht wird, Anm.) gebracht und mit einer speziell gezüchteten Hefe versetzt. Diese Hefe baut Hemicellulosen (Vielfachzucker, der in den Zellwänden von Pflanzen vorkommt, Anm.) ab und produziert dabei Kohlendioxid, das die Cellulosemasse aufschäumt. „Dabei entsteht wie beim Brotbacken Kohlenstoffdioxid“, wie Florian Feist festhält, und es entsteht ein „dreidimensionales Fasernetzwerk“, wie es der Forscher nennt. Dieses ist für die gleichen Anwendungen wie Schaum geeignet.
Künftiger Einsatz
Der Schaumstoff könnte künftig in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden, zum Beispiel für Wärme- und Schalldämmung, Prallschutz und Feuchtigskeits- und Wärmeregulation. Zudem gibt es Pläne, ein Start-up zu gründen. „Dieses beschäftigt sich primär mit der Nutzung der Schäume in Schuheinlagen und Verpackungen, aber auch akustischen Panelen zur Schalldämpfung.“ In einem nachfolgenden Projekt untersuchen die Forschenden, wie der Energieeinsatz für die Trocknung des Schaumstoffes reduziert werden kann – ohne die Gestaltung der Faserstruktur zu ändern. Der Schaumstoff ist vollständig biologisch abbaubar und rezyklierbar. Im Rahmen der Forschung wurden bereits ein Skateboard, ein Bodyboard, ein Fahrradhelm und Schuheinlagen hergestellt und getestet. Beteiligt an der Entwicklung sind auch zwei Institute der TU Graz: Das Institut für Biobasierte Produkte (Prof. Bauer/Prof. Spirk/Schaubeder) und das Institut für Fahrzeugsicherheit (Feist/Wagner/Baumann).
Rohstoff Holz
Manche sehen den Einsatz von Cellulose, die ja überwiegend aus Holzfasern gewonnen wird, kritisch, da Holz langsam nachwächst. Florian Feist betont, dass nachhaltige Waldnutzung ökologisch sinnvoller ist als die Nutzung der Fläche für industrielle Anlagen wie Raffinerien. Zudem kann die Waldnutzung der Klimaerwärmung entgegenwirken und der Rohstoff bietet sowohl Substitutions- als auch Speichereffekte: „Durch die Verwendung von Holz anstelle fossiler Rohstoffe werden CO₂-Emissionen vermieden, und das im Holz gebundene CO₂ bleibt – solange das Holz stofflich genutzt wird – gespeichert. Es gilt also den Zerfallsprozess oder die energetische Nutzung möglichst lang hinauszuzögern, um davon zu profitieren.“
Nachwachsende Ressource
„Im Gegensatz zu fossilen Rohstoffen, deren Entstehung Millionen von Jahren dauert, ist der Zyklus bei Cellulose deutlich kürzer und nachhaltiger“, erklärt Florian Feist. Und weiter:„Eine verantwortungsvolle Nutzung, nachhaltige Forstwirtschaft und die Auswahl standortangepasster Baumarten – sowie die Nutzung regionaler Rohstoffquellen – können die Problematik deutlich verringern.“
