Naturmaterialien

Sie haben so eigenartige Namen wie Phaeophyta, Xanthophyceae oder Chromalveolata: Algen. Bislang galt ein grün schleimiger Algenteppich als Hinweis auf Umweltverschmutzungen. Dies könnte sich jedoch bald ändern, denn das Naturmaterial erhält derzeit Einzug in eine Vielzahl von Anwendungen.

Naturmaterialien wie Seegras, Mandelschalen und Baumrinde

Algen kommen als Fasermaterial zu Verstärkungszwecken in Kunststoffen zum Einsatz, bilden die Grundlage für neuartige Batterien oder dienen der Wasserstoffproduktion. Ähnliche Tendenzen lassen sich auch in anderen Bereichen feststellen.

Dämmwerkstoffe aus Neptunbällen, Kunststoffe aus Wiesengras, Wandbeläge aus Baumrinde, Särge aus Mandelschalen oder Fahrradrahmen aus Bambus: So lauten einige der prominentesten Beispiele für eine Entwicklung, die in den nächsten Monaten revolutionären Charakter haben wird. Denn die Welt scheint im Umbruch!

Gezwungen durch die knapper werdenden Ressourcen und das wieder neu aufflammende Bewusstsein für Umweltthemen, können wir den Aufbau neuer Materialangebote beobachten. Mit rasender Geschwindigkeit wird das vorbereitet, was die Umweltorganisationen und politischen Instanzen schon seit Jahren als Notwendigkeit anmahnen: Die Abkehr von petrochemischen Erzeugnissen als Grundlage für unser Wirtschaftssystem.

Händeringend wird nach Alternativen gesucht, die bewährte Materialien durch Naturmaterialien oder Verbunde mit biobasierten Bestandteilen ersetzen. Unter anderem auf der K 2010 in Düsseldorf war dies deutlich zu sehen.

Hat die Verwendung biologisch korrekter Werkstoffe den Verpackungsbereich und das Baugewerbe bereits erreicht, so können wir in den nächsten Monaten weitere neue Werkstofflösungen für industrielle Produkte erwarten.

Von dieser Entwicklung bleiben auch die Architekten und Designer nicht verschont. Ganz im Gegenteil! Sie sind aufgerufen, Verantwortung zu übernehmen. Denn sie können in den Entwicklungsprozessen ein Wörtchen mitreden, wenn die Wahl für einen Werkstoff und die Entwicklung eines Produktkonzepts ansteht.

Alles soll grüner, gesünder und nachhaltiger werden. Es geht um nicht weniger als die Rettung unseres Klimas, die Sicherung unseres Lebensstandards und die Schaffung einer Lebensgrundlage für nachfolgende Generationen. Weder unser Energie- noch der Ressourcenbedarf werden mittelfristig aus den bisherigen Quellen gedeckt werden können.

So können wir derzeit eine Veränderung unserer Werkstoffkultur beobachten, weg vom Einsatz ressourcenbelastender Materialien mit eindimensionaler Funktionalität hin zu Produktkonzepten auf Basis nachwachsender Rohstoffe, mit multifunktionalen Potenzialen.

Das Bewusstsein für den umweltverträglichen Umgang mit Werkstoffen und das Denken in Materialkreisläufen ist beim Konsumenten angekommen, so dass sich Investitionen in Nachhaltigkeitsaspekte inzwischen lohnen. Die Verwendung umweltverträglicher Materialien mit multifunktionalen Eigenschaften und die Nutzung nachhaltiger Produktionsverfahren werden vom Kunden in vielen Bereichen bereits vorausgesetzt.

Die Herausforderungen scheinen mittlerweile so groß, dass selbst politische Maßnahmen getroffen werden müssen, den Wandel zu beschleunigen. Zwar ist der Klimagipfel von Kopenhagen an dem Widerstand der Schwellenländer gescheitert, doch sehen die westlichen Industriestaaten insbesondere in Europa eine Chance gekommen, die umweltpolitischen Notwendigkeiten mit den wirtschaftlichen Herausforderungen zur Sicherung der Innovationsfähigkeit zu kombinieren.

Die Europäische Union hat daher das Klimaschutzpaket 20-20-20 aufgesetzt, mit dem bis 2020 Energieverbrauch und Emissionen um 20 Prozent gesenkt werden sollen und der Anteil an regenerativen Energien am Gesamtverbrauch um 20 Prozent zu steigern sei. Diese Vereinbarung soll schon bald mit Blick auf 2030 ausgeweitet werden. Die Katastrophe in Japan wird einen weiteren beschleunigen Effekt haben!

Unternehmen sehen die Chance gekommen, sich mit neuen Angeboten zu profilieren. So verspricht der Markt der auf nachwachsenden Rohstoffen, wie Maisstärke oder Zellulose, basierenden Biokunststoffe in den nächsten Jahren ein Wachstum von jährlich 25-30 %. Zahlreiche Angebote wurden von den Chemiegrößen und der mittelständischen Industrie entwickelt und ständig werden es mehr.

Doch ob die biobasierten und/oder bioabbaubaren Werkstoffe wirklich klimaneutral sind, ist noch nicht abschließend geklärt. Es fehlen meist Aussagen dazu, wie viele Ressourcen, welche Wassermenge und wie viel Energie über die gesamte Lebensdauer benötigt werden. Nur langsam entwickeln sich Normen und Messgrößen, um eine objektive Vergleichbarkeit zu ermöglichen.

Der „ökologische Rucksack“ hat sich zur Darstellung der Menge aller benötigten Ressourcen bei der Herstellung, dem Gebrauch und der Entsorgung eines Produkts bewährt. Er wird bei der Erstellung einer Ökobilanz meist ebenso herangezogen wie der „Carbon Footprint„, unter dem die Summe aller Treibhausgasemissionen über den Lebenszyklus zusammengefasst werden.

Oder das „virtuelle Wasser„, also die Menge Wasser, die zur Erzeugung eines Produkts aufgewendet wird. Doch bis für die wichtigsten Werkstoffe und Materialien gesichertes Datenmaterial erstellt ist, wird wohl noch Zeit vergehen. Bis wir es mit Materialien zu tun haben, die keine negativen Auswirkungen mehr haben auf Klima und Umwelt, gilt es vor allem, die vorhandenen Ressourcen bestmöglich zu nutzen und ideal auf den Einsatzzweck auszurichten.

Die Steigerung der Materialeffizienz ist daher eines der wichtigsten Ziele aktueller Forschungsaktivitäten. So wurden Beschichtungssysteme in Nano- oder Mikrodimensionen entwickelt, die die Materialeigenschaften optimieren, sie über einen längeren Zeitraum gewährleisten und Zusatzfunktionen ermöglichen.

Auch die Entwicklung von Materialien auf Basis von recycelten Rohstoffen wurde in der letzten Zeit von einigen Herstellern forciert. So sind mittlerweile Angebote in nahezu allen Werkstoffklassen erhältlich, die die Nutzungsdauer der Rohstoffe erheblich verlängern.

Metalle, Kunststoffe oder Papier aus recycelten Werkstoffen sind dabei fast schon als Klassiker zu bezeichnen. Jüngst hinzugekommen sind neue Materialien aus recyceltem Glas, recycelten Textilien oder Mineralwerkstoffen samt Sammelsystem.

Einen ganz anderen Weg der Ressourcenschonung ging das Atelier Rang beim Bau des Turms von Bhaktapur. Hier wurde das komplette Baumaterial aus dem Aushub des Baugrundes gewonnen und lokal hergestellt. Auf industriell produzierte Werkstoffe aus anderen Regionen der Welt und die mit dem Transport verbundenen Emissionen wurde verzichtet.

Vor dem Hintergrund der aktuellen Entwicklungen scheint das Konzept zur Nachahmung aufzurufen. Es zeigt, auf welch vielfältige Weise ein verantwortungsvoller Umgang mit den Ressourcen dieser Welt realisiert werden kann.

Bild: Vase aus Algenfasern (Quelle: Mandy den Elsen)