Nachhaltiger Schaumstoff aus Pflanzen – Zellulose ersetzt Erdöl

Ein internationales Forschungsteam hat einen innovativen Schaumstoff auf Zellulosebasis entwickelt, der vollständig biologisch abbaubar ist und sich recyceln lässt. Der Werkstoff bietet eine umweltfreundliche Alternative zu erdölbasierten Kunststoffen und könnte in verschiedenen Bereichen zum Einsatz kommen – von der Automobilindustrie bis hin zu Sportartikeln. Entstanden ist das Material im Rahmen des EU-Forschungsprojekts „BreadCell“, an dem unter anderem die Technische Universität Graz beteiligt ist.

Nachhaltige Rohstoffe mit Potenzial

Zellulose ist der Hauptbestandteil pflanzlicher Zellwände und einer der am häufigsten vorkommenden natürlichen Rohstoffe. Sie wird aus Holz, Stroh oder anderen Pflanzenfasern gewonnen und ist bereits heute ein wichtiger Bestandteil in der Papier- und Textilindustrie. Im Gegensatz zu fossilen Kunststoffen ist Zellulose nachwachsend, biologisch abbaubar und klimafreundlich – ideale Voraussetzungen also für eine nachhaltige Werkstoffentwicklung.

Durch ein neuartiges Verfahren ist es den Forschenden gelungen, Zellulose zu einem schaumartigen Material zu verarbeiten, das leicht, formbar und mechanisch anpassbar ist. Ziel war es, ein Material zu entwickeln, das nicht nur ökologisch vorteilhaft ist, sondern auch funktionale Eigenschaften bietet, die mit herkömmlichen Schaumstoffen konkurrieren können.

Herstellung mit Flexibilität

Der Produktionsprozess des Schaumstoffs ist bemerkenswert variabel: Die Zellulose wird in einer Art Teig verarbeitet, aufgeschäumt und anschließend wärmebehandelt, um eine stabile Struktur zu erzeugen. Je nach Zusammensetzung und Behandlung lassen sich unterschiedliche Dichten und Festigkeiten einstellen. Die Forscherinnen und Forscher vergleichen den Vorgang humorvoll mit dem Backen von Brot – daher auch der Projektname „BreadCell“.

Mechanische Eigenschaften wie Elastizität, Aufprallverhalten oder Verformbarkeit lassen sich durch gezielte Anpassung der Materialstruktur beeinflussen. Um die optimalen Parameter für verschiedene Anwendungen zu ermitteln, wurden an der TU Graz umfassende Tests durchgeführt, darunter Druckversuche und dynamische Belastungstests. Ergänzt wurden diese durch numerische Simulationen, mit denen die Materialeigenschaften am Computer modelliert werden konnten.

Breite Anwendungsfelder

Dank seiner Vielseitigkeit eignet sich der Schaumstoff für zahlreiche Einsatzgebiete. In der Fahrzeugtechnik könnte er beispielsweise als Stoßabsorber oder Innenverkleidung dienen. Im Bausektor wäre er als Dämmmaterial einsetzbar. Darüber hinaus zeigt der Schaumstoff vielversprechende Ergebnisse bei Produkten, die Sicherheit erfordern – etwa Fahrradhelmen oder Protektoren. In einem Demonstrator wurde gezeigt, dass sich die Materialstruktur so gestalten lässt, dass sie Rotationskräfte bei Aufprall reduziert – ein Prinzip, das sonst nur aufwendig in High-End-Schutzsystemen umgesetzt wird.

Auch für Konsumgüter wie Sportgeräte oder Einlegesohlen bietet das Material Vorteile. Es ist hautverträglich, leicht und dabei ressourcenschonend in der Herstellung.

Vom Labor zum Markt

Der Transfer aus der Forschung in die industrielle Anwendung hat bereits begonnen. Mit dem Start-up „FOAMO“ ist ein junges Unternehmen entstanden, das erste Produkte aus dem Zelluloseschaum anbietet – darunter umweltfreundliche Schuheinlagen. Weitere Anwendungen befinden sich in der Entwicklungsphase, und auch interessierte Industriepartner haben bereits Kontakt aufgenommen.

Der Zelluloseschaum zeigt, wie sich ökologische Verantwortung und technische Leistungsfähigkeit verbinden lassen. Angesichts steigender Umweltbelastungen durch Plastikabfälle und der globalen Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen bietet das neue Material eine zukunftsweisende Alternative. Die Forschung steht dabei noch am Anfang: Langfristig könnte die Technologie dazu beitragen, konventionelle Kunststoffe in vielen Bereichen zu ersetzen – ohne Kompromisse bei Funktionalität oder Sicherheit.

via TU Graz

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