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Ecovative Design

Ausgabe 1/2017

Mit der Natur in die Zukunft

Produktion mit natürlichen Wachstumsprozessen

Auf der zweiten Biofabricate-Konferenz in New York diskutierten Unternehmer und Wissenschaftler Herstellungskonzepte für die postindustrielle Produktion. Die Orientierung an biologischen Prozessen ermöglicht manchen bereits die Ausbildung von Endloskreisläufen.

Beeindruckender Vorreiter, was innovative Materialien und Herstellungsprozesse anbelangt, ist zweifellos Adidas. Im Rahmen der zweiten Biofabricate-Konferenz im November 2016 in New York präsentierte der Sportschuhhersteller den ersten Laufschuh mit einem Obermaterial aus künstlicher Spinnenseide. Im Labor des Unternehmens AMSilk aus München gezüchtet, steht die künstliche Faser dem Original aus der Natur in nichts nach. Sie ist hauchdünn, hoch elastisch und hart wie Stahl. Nach jahrelanger Forschung wurden die biologischen Wachstumsprozesse von Spinnenseide entschlüsselt und in Kooperation mit Adidas in ein Textil für Laufschuhe überführt. Zur Herstellung dient ein Fermentationsprozess mit gentechnisch veränderten Bakterien, der von den AMSilk-Gründern entwickelt wurde. Das Textil ist nicht nur besonders stabil und elastisch, sondern auch zu 100 Prozent biologisch abbaubar. Durch entsprechende Webtechnik kann bis zu 15 Prozent an Gewicht eingespart werden. Adidas hat nun ein Produkt für einen Endloskreislauf, denn das Gewebe löst sich in einem Konzentrat aus dem Verdauungsenzym Proteinase auf und kann sich binnen 36 Stunden auf natürlichem Weg zersetzen. „Bei dieser Pionierleistung geht es um weit mehr als nur Nachhaltigkeit, vielmehr erschließen wir ein ganz neues Feld bionischer Innovationen“, erläutert James Carnes, Vice President Strategy Creation bei Adidas. „Durch den Einsatz von Biosteel-Fasern in unseren Produkten bewegen wir uns von der Idee geschlossener Kreisläufe weg, hin zu einem Endloskreislauf, ja vielleicht sogar weg vom Kreislaufdenken überhaupt.“

Auf Pilzschaum über die Wellen

Die Pilzpioniere von Ecovative Design faszinierten mit der Hartschaumentwicklung aus Pilzmyzel und landwirtschaftlichen Reststoffen als Styroporersatz zunächst vor allem die Fachwelt. Inzwischen erreicht das amerikanische Start-up mit seinen Entwicklungen auch den Endverbraucher. Erste Anwendungen fand das biologisch abbaubare Material im Verpackungsbereich, wo der Vorteil gegenüber den sonst üblichen polymeren Werkstoffen offensichtlich erscheint. Mittlerweile werden aber auch Entwicklungen für das Baugewerbe, den Möbelbereich und die Designindustrie angeboten. Eine der letzten Innovationen ist das Myco Surfboard, dessen Kern nicht wie üblich aus Kunststoffen wie Polyurethan oder Polystyrol besteht, sondern aus Pilzschaum. Dieser wächst optimal in die Form eines Surfbretts hinein, die Härte lässt sich über die Züchtung einstellen.
www.ecovativedesign.com

Es geht um weit mehr als Nachhaltigkeit.

Rund um das postindustrielle Konzept der Biofabrikation hat sich in den letzten Jahren eine ganze Wissenschaftsszene gebildet, denn die Idee hat das Potenzial, in einigen Bereichen konventionelle Produktionsmethoden zu ersetzen. Und so trafen sich Ende November 2016 an der Parsons School of Design in New York neben Vertretern von Adidas einige der Lichtgestalten biobasierter Fabrikation. Zu diesen zählt zweifelsohne auch die Architektin Ginger Krieg Dosier, die sich mit ihrem Unternehmen Bio Mason auf die Fahnen geschrieben hat, die Zementindustrie mit einem mikrobiologischen Herstellungsprozess in Analogie zum Korallenwachstum im Meer zu revolutionieren. Durch den Einsatz kalzitbildender Bakterien will die US-Amerikanerin eine Alternative zu der energieaufwändigen konventionellen Technologie entwickeln. Für die Produktion der von ihrem Unternehmen entwickelten „Growing Bricks“ braucht es lediglich Bakterien (Sporosarcina pasteurii), Sand und Wasser. Unter den klimatischen Bedingungen eines Gewächshauses erzeugen die Bakterien ohne Freisetzung von Emissionen Kalzit und verbinden in zwei bis drei Tagen Sandkörner zu einer gesteinsartigen und zementähnlichen Struktur. Nach Aussage Dosiers könnten die Steine sogar Verschmutzungen binden und farbveränderliche Eigenschaften aufweisen.

Algenalphabet

Handelsübliche Tinte wird aus Petroleum hergestellt. Das Start-up „Living Ink“ hat eine chemiefreie Alternative entwickelt, die Naturpigmente von Algen oder Bakterien enthält. Algenpigmente sind in normalem Zustand so klein, dass sie in geringer Dosierung für das menschliche Auge kaum sichtbar sind. Erst in Kombination mit Sonnenlicht und mit mit Nährstoffen angereichertem Papier beginnt der klassische Photosyntheseprozess. Die Algen wachsen und vergrößern ihr Volumen. Die Tinte wird sichtbar. Dieser Vorgang wird in der Living Ink genutzt, um einen gesundheitsfreundlichen Farbstoff für Bildungseinrichtungen anzubieten. Zunächst unsichtbar, wechselt die Living Ink nach dem Schreiben unter Sonneneinstrahlung auf Spezialpapier in einen kräftigen Farbton.
www.livinginktechnologies.com

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MycoWorks

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Haute Innovation





Die Zukunft neuer Materialien liegt in der Biologie.

Neben Bakterien und Proteinen bilden Pilze den dritten großen Entwicklungsbereich, um konventionelle Produktionsprozesse durch biologisches Wachstum zu ersetzen. Besonderes Augenmerk legen Wissenschaftler und Entwickler auf das schnelle Wachstum dieser ungewöhnlichen Organismen. Pilze, so wie wir sie kennen, sind lediglich die sichtbaren Fruchtkörper eines riesigen unterirdischen und wirren Fadengeflechts aus Myzelien. Die fadenförmigen Pilzzellen haben eine stabile Zellwand und können auf der Suche nach Nahrung bis zu zwei Kilometer Länge am Tag zulegen. Findet der Organismus Nahrung in Form von totem pflanzlichen Material (Laub, Holz, abgestorbene Pflanzen, Schalen), durchdringen und umschließen die feinen Pilzfäden das kostbare Fundstück und zersetzen es. Bei den meisten Entwicklungen rund um das Thema Pilze der letzten Jahre geht es um diesen Moment. Die Forscher und Designer verstehen die feinen Pilzfäden als sich selbst reproduzierenden Klebstoff, der pflanzliches Material zusammenhalten kann. Bringt man den Organismus durch Erhitzen zum Absterben, konserviert man diesen Moment dauerhaft. Übrig bleiben hohle und somit sehr leichte Pilzfäden, die in ihrer Stärke nur einem Bruchteil eines menschlichen Haares entsprechen. Je nach Pilzart kann die Elastizität sowie Stabilität dieser schaumartigen Struktur variieren. Die neuen Materialien lassen sich – analog zu den Vorgängen im Kompost – auf natürlichem Weg zersetzen.

Gewachsenes Gewebe

Der Reishi-Pilz (normalerweise als Heilpilz bekannt) gilt nicht nur als anspruchsloser Pilz und zuverlässiger Binder für pflanzliche Reststoffe. Die ausgebildeten Myzelfäden weisen nach der Konservierung zudem eine hohe Elastizität auf und heben sich positiv von anderen, oft spröden Pilzarten ab. Diese Eigenschaft nutzen die Gründer von MycoWorks für ihre pilzbasierten Textilien. Um mehr Flexibilität in größere Flächen zu bringen und sowohl Farbe als auch Haptik zu verändern, werden unterschiedliche zellulosenahe Pflanzenfasern mit dem Pilz kombiniert. Da die Myzelfäden mikroskopisch klein sind, ist es möglich, unterschiedliche Materialstärken wachsen zu lassen. Bedenkt man die schlechte Recyclingfähigkeit von Textilien, bieten diese Naturtextilien neue Möglichkeiten.
www.mycoworks.com

„Wir bewegen uns weg von der Idee geschlossener Kreisläufe, hin zu einem Endloskreislauf.“

James Carnes

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Ecovative Design

Der Bauherr ließ seinen Wohnungsbau schlüsselfertig ausführen. Für den Rohbau nutzte die Arge Hafengold, bestehend aus der Zechbau GmbH und der Adolf Lupp GmbH + Co. KG, das Baukasten-System KS-QUADRO. Über 11.500 Quadratmeter, das sind knapp 2.000 Kubikmeter Kalksandstein, ließ Bauleiter Matthias Lipp vom Bauunternehmen Adolf Lupp aus Nidda binnen eines Jahres mit einem Mauerkran vermauern. Mit Kimmsteinen, die in unterschiedlichen Höhen als Bauteil zur Systemergänzung dienen, glichen die Maurer Höhenunterschiede aus. Das hierfür erforderliche 23 Zentimeter hohe KS-Format wurde für dieses Projekt als Sonderproduktion gefertigt. In den Nebenräumen der Untergeschosse und in den Tiefgaragen zeigen die hellen Kalksandsteine teilweise unverputzt die Struktur des Mauerwerks. An den Fassaden wurden sie verputzt oder mit einer lebendigen Klinkerfassade verblendet. Entspannung im urbanen Umfeld bietet auch die Grünanlage vor der Haustür, die das Ensemble umrahmt. Mit raffinierten Pflanzungen und verschiedenen Bodenbelägen werden private und öffentliche Zugänge voneinander getrennt. Last, not least unterstreichen hohe Gräser den maritimen Charakter der Wohnbebauung am Wasser und bieten geschützte Räume im Grünen.Dr. Sascha Peters

HAUTE INNOVATION

Zukunftsagentur für Material und Technologie

Als Zukunftsagentur mit Sitz in Berlin erfasst Haute Innovation die wichtigsten Material- und Technologieentwicklungen und leitet Handlungsempfehlungen für Kunden aus der Automobilindustrie, der Baubranche sowie der Möbel- und Designindustrie ab. Im Fokus stehen der umweltverträgliche Umgang mit Ressourcen, das Denken in Materialkreisläufen und innovative Produktionsmethoden für eine dekarbonisierte Industrie.
www.haute-innovation.com

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