Biomüll statt Elektroschrott

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Knapp 2 Mio. Tonnen Elektroschrott fallen pro Jahr in Deutschland an. Deshalb soll zumindest gedruckte Elektronik in Zukunft aus kompostierbaren Naturmaterialien bestehen.

Für einen großen Teil der weltweiten Müllberge ist mittlerweile Elektroschrott verantwortlich. Gedruckte Elektronik befördert den Wegwerftrend zusätzlich. Sie senkt die Herstellungskosten und erschließt mit Einwegprodukten wie interaktiven Verpackungen oder intelligenten Pflastern neue Märkte. Deshalb soll sie in Zukunft aus kompostierbaren Naturmaterialen hergestellt werden.

Halbleiter und Farbstoffe aus Pflanzenextrakten oder Isolatoren aus Gelatine sind zwar nicht so langlebig wie die anorganischen Alternativen, doch die Lebensdauer von Einwegelektronik überstehen sie schadlos. Und hat sie ausgedient, landet sie einfach im Biomüll.

Gängige gedruckte Elektronik wie organische Leuchtdioden (OLEDs) werden zwar als  “organisch” bezeichnet. Das bedeutet aber nur, dass es Kunststoffe auf Kohlenstoffbasis sind. Über die Umweltverträglichkeit sagt der Begriff nichts aus. So ist beispielsweise die Trägerfolie von OLEDs – das Papieräquivalent für elektronische Tinten – aus dem gleichen Plastik wie herkömmliche Getränkeflaschen.
Die kompostierbare Variante sieht dagegen nur Materialien vor, die in der Natur tatsächlich vorkommen. Als Trägerfolien eignen sich beispielsweise Speisestärke, Zellulose oder Chitin. Auf Metalle und Halbmetalle, wie Silizium wird vollständig verzichtet.

Der Vorteil von Plastik: Es ist biegsam, kostengünstig und lässt sich zu kilometerlangen Druckerfolien verarbeiten. Diese Technologie erlaubt die industrielle Fertigung von Aufklebern mit einer elektronischen Ampel für das Haltbarkeitsdatum oder von Pflastern mit eingebauten Sensoren, die den Heilungsprozess überwachen.

Dazu druckt man auf die kompostierbaren Folien elektronische Bauteile. Ihre Funktion hängt von der verwendeten Tinte ab. Anstelle von Farbpartikeln sind darin leitende, halbleitende oder isolierende Materialien gelöst. Nach dem Auftragen trocknet das flüssige Lösemittel und die zurückbleibende Schicht bildet das entsprechende Bauteil. Dabei sollen die neuen Tinten auch mit bestehenden Geräten gedruckt werden können. Hersteller organischer Elektronik können so auf die umweltfreundlichen Materialien umsteigen, ohne ihr Druckerarsenal auszutauschen.

Umweltverträgliche Tintenmaterialien mit den gewünschten elektrischen Eigenschaften sind etwa Hartgelatine (Medikamentenkapseln) zum Isolieren. Dabei darf das Lösemittel im Unterschied zu gewöhnlicher Tinte nicht in das Trägermaterial eindringen, sondern muss darauf einen geschlossenen Flüssigkeitsfilm bilden. Die Dicke des getrockneten Materialfilms beträgt bei einer erlaubten Toleranz von fünf Prozent weniger als ein tausendstel Millimeter.

Die Wissenschaftler rechnen damit, kompostierbare organische Elektronik innerhalb der nächsten drei Jahre marktreif zu machen.
www.innovationlab.de

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Halbleiter und Farbstoffe aus Pflanzenextrakten, Trägerfolien aus Speisestärke oder Isolatoren aus Gelatine – die neue gedruckte Elektronik arbeitet mit biologisch leicht abbaubaren Materialien. (Bild: KIT).