Mit der Natur in die Zukunft

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

Beeindruckender Vorreiter, was innovative Materialien und Herstellungsprozesse anbelangt, war 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.

Laborgezüchtete 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.

Die Zukunft neuer Materialien liegt in der Biologie

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.“

Produktion durch natürliches Wachstum

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.

Materialherstellung mit Pilzen

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.

Programm der Biofabrication-Konferenz: www.biofabricate.co

Bild: Biobrick mit kalzitbildender Bakterien (Quelle: Ginger Krieg Dosier)