Innovative Materialien mit Carbonfasern aus Algen
e-scooter with a step made from a composite material integrating granite and carbon fibers from algae. Bild: A. Battenberg / TUM
Im Verbund mit heimischem Granit oder anderen Hartgesteinen ermöglichen Carbonfasern völlig neue Konstruktionsmaterialien und Baustoffe. Theoretische Berechnungen zeigen: Werden die Carbonfasern aus Algenöl hergestellt, entzieht die Herstellung der innovativen Materialien der Atmosphäre mehr Kohlendioxid als dabei freigesetzt wird. Ein von der Technischen Universität München (TUM) angeführtes Forschungsprojekt soll diese Technologien nun weiter voranbringen. Herstellungsverfahren, die mehr Kohlendioxid (CO2) verbrauchen als sie selbst freisetzen, stuft der aktuellste Weltklimareport (IPCC Special Report on Global Warming of 1.5 °C) als wichtige Option ein, den Klimawandel doch noch in den Griff zu bekommen. Ziel des heute gestarteten Projekts mit dem Titel „Green Carbon“ ist es, auf Algenbasis Herstellungsverfahren für Polymere und carbonfaserbasierte Leichtbaumaterialien zu entwickeln, die beispielsweise in der Flug- und Automobilindustrie eingesetzt werden können. Begleitet wird die Entwicklung der unterschiedlichen Prozesse von technologischen, ökonomischen und Nachhaltigkeitsanalysen. Die Forschungsarbeiten der TU München fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit rund 6,5 Mio. Euro.
Mikroalgen binden Kohlendioxid
Durch
ihr schnelles Wachstum können Mikroalgen, wie sie im weltweit
einzigartigen Algentechnikum auf dem Ludwig Bölkow Campus der TU München
kultiviert werden, das Treibhausgas CO2 aktiv in Form von Biomasse speichern. Das CO2
wird unter anderem in Form von Zuckern und Algenöl gebunden. Aus diesen
können mit chemischen und biotechnologischen Prozessen Ausgangsstoffe
für verschiedenste industrielle Prozesse gewonnen werden.
Ölbildende
Hefen erzeugen beispielsweise aus den Algenzuckern Hefeöl, ein
Ausgangsstoff für nachhaltige Kunststoffe. Außerdem lässt sich das
Hefeöl enzymatisch in Glycerin und freie Fettsäuren spalten. Die freien
Fettsäuren sind Ausgangsmaterial für weitere Produkte, unter anderem
hochwertige Additive für Schmierstoffe; das Glycerin lässt sich in
Carbonfasern umwandeln.
Nachhaltige Produktion von Carbonfasern
Im
weiteren Verlauf des Projekts werden die Kunststoffe mit den
Carbonfasern zu entsprechenden Verbundmaterialien zusammengeführt. „Die
aus Algen hergestellten Carbonfasern sind absolut identisch mit den
derzeit in der Industrie eingesetzten Fasern“, sagt Projektleiter Thomas
Brück, Professor für Synthetische Biotechnologie an der TU München.
„Sie können daher für alle Standardprozesse im Flugzeug- und
Automobilbau genutzt werden.“
Darüber hinaus lassen sich aus
Carbonfasern und Hartstein mit einem Verfahren des Industriepartners
TechnoCarbon Technologies neuartige Konstruktionsmaterialien herstellen.
Sie haben nicht nur eine negative CO2-Bilanz, sondern sind leichter als Aluminium und stabiler als Stahl.