David Hepworth und Eric Whale, zwei schottische Materialwissenschaftler, suchten nach intelligenten Wegen, um Lebensmittelabfälle wiederzuverwenden, als sie herausfanden, wie aus Karottenpulpe, den Resten von Karottensaft, Nanofasern hergestellt werden können. Die Zellulose in Karotten und anderem Wurzelgemüse kann im Gegensatz zu anderen Fasermaterialien wie Holz oder Baumwolle leicht vom Rest des Bioabfalls abgetrennt werden - sie wird aus dem Fruchtfleisch extrahiert.
Die Wissenschaftler nannten das Material Curran nach dem gälischen Wort für Karotte und machten sich daran zu zeigen, dass es als Alternative zu Glas- oder Kohlenstofffasern verwendet werden könnte. Sie sagen, es ist fast doppelt so stark und etwas leichter als Kohlenstoff. 2007 gründeten Hepworth und Whale CelluComp, ein Unternehmen zur Entwicklung von Curran und anderen pflanzlichen Materialien.
Christian Kemp-Griffin, der CEO von CelluComp, sagt, dass sie mit Karotten angefangen haben, weil sie billig und leicht zu bekommen waren - sie würden einfach ihren lokalen Lebensmittelladen kaufen. Sie erkannten jedoch bald, dass das Karottenpulpe tatsächlich gut funktionierte und dass sie landwirtschaftliche Abfälle zur Beschaffung ihres Materials nutzen konnten.
Zunächst stellten die Wissenschaftler aus Curran eine Angelrute her. Sie meinten, eine Rute müsse leicht, flexibel und stark sein - alles Eigenschaften, die Curran am besten bringen konnte. Es heißt E21 Carrot Stix, hat einige Auszeichnungen gewonnen und sich gut verkauft.
Mit einem Zuschuss der Europäischen Union zum Testen des Materials beauftragte CelluComp Forscher bei der EMPA, den Eidgenössischen Laboratorien für Materialwissenschaften und -technologie, um herauszufinden, wie Nanofasern aus Pflanzen am besten eingesetzt werden können. Als Nächstes werden Zuckerrüben untersucht -arbeiten. Sie stellten fest, dass der intelligenteste und ökologisch verantwortungsvollste Einsatz der Nanofasern, einschließlich Curran, für den Schutz von Sportartikeln war, insbesondere von Motorradhelmen, die sowohl stark als auch leicht sein müssen.
Das ist richtig: Motorradhelme der Zukunft könnten aus Karotten und nicht aus Carbon hergestellt werden.
„Nanocellulose hat Materialeigenschaften, die es ermöglichen würden, entweder Glas oder Kohlenstoff in den heutigen Kunststofffasern zu ersetzen“, sagt Roland Hischier, ein Forscher der EMPA, der sich auf die Analyse des Lebenszyklus von Produkten spezialisiert hat. „Kohlefaser ist eine nicht erneuerbare Ressource. Wir müssen früher oder später sehen, wie wir an diese Materialien kommen. “
Das Interessanteste an Curran, so Hischier, ist die Art und Weise, wie Lebensmittelabfälle verwendet werden, was in Europa zu einem immer größeren Problem wird, da Pendeln und Fast Food immer wichtiger werden. Er und der Rest des EMPA-Teams bewerteten den ökologischen Fußabdruck und die wirtschaftliche Lebensfähigkeit von Curran. Die Studie war Teil eines RP7-Programms, mit dem EU-weit Projekte im Bereich Nachhaltigkeit finanziert werden. „Die Europäische Gemeinschaft hat in den letzten fünf bis sechs Jahren begonnen, den Schwerpunkt auf das Thema Nachhaltigkeit zu legen“, sagt Hischier.
Um zu testen, ob Curran tatsächlich rentabel ist, hat die EMPA ein dreistufiges Verfahren entwickelt. Erstens, besteht tatsächlich Bedarf an diesem Material? Wird es außerhalb des Labors reproduzierbar und konsistent sein? Und ist es letztendlich tatsächlich eine Verbesserung der Umwelt gegenüber den derzeitigen Materialien? Dies ist eine Grundvoraussetzung, und die EMPA arbeitet an einem Rahmen für die Bewertung neuer nachwachsender Rohstoffe.
„Hier ging es vor allem darum zu sehen, was ein potenzieller Markt für eine solche neue Faser sein könnte, und zwar sowohl aus ökologischer als auch aus wirtschaftlicher und technischer Sicht“, so Hischier.
Hier kommt der Helm ins Spiel. In ihrer Analyse stellte die EMPA fest, dass Sportschutzartikel, die steife, starke, leichte Fasern und geringen wirtschaftlichen Overhead benötigen, einige der besten Anwendungsfälle für Curran sind. Hischier und sein Team prüfen auch die Realisierbarkeit der Verwendung in Surfbrettern und Isolierungen für Wohnmobile. Die Herausforderung besteht nun darin, das Material aus dem Labor in die Produktion zu bringen und sicherzustellen, dass es auch in größerem Maßstab noch umweltfreundlich ist.
Es ist nicht sinnvoll, ein Material aus Bioabfällen zu entwickeln, wenn es nicht verwendet wird oder wenn die Umwandlung in ein verwertbares Produkt mehr Energie erfordert als die nicht erneuerbare Alternative.
