Recycling Kompostierbare Leiterplatten aus Produktionsresten der Zitronensäureindustrie

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Leiterplatten, sogenannte printed circuit boards (PCB), bestehen in der Regel aus glasfaserverstärktem fossilem Epoxidharz, womit sie sich nur schwer recyclen lassen. Ein Team der TU Bergakademie Freiberg hat eine vollständig kompostierbare Alternative aus dem Pilzmyzel Aspergillus niger mycelium entwickelt, einem Abfallprodukt der industriellen Zitronensäureproduktion.

Das Pilzmyzel Aspergillus niger mycelium, ein Abfallprodukt der industriellen Zitronensäureproduktion, verarbeitet das Team der TU Freiberg in einem Verfahren zu einem plastikähnlichen Material: durch Formen und Lufttrocknung entsteht eine kleine, etwa 0,5 Zentimeter dicke Platte mit einer Dichte von 1,23 g/cm³ – vergleichbar mit der Dichte von herkömmlichen Leiterplatten. Mit Direkt-Ink-Writing oder einem Standard Ätzverfahren und manuellem Löten konnten die Forschenden elektronische Bauteile direkt auf die Pilzplatten aufbringen. „In den Labortests weist das Material aus Pilzmyzel hohe mechanische Eigenschaften und eine gute Hitzestabilität auf. Obwohl die elektrischen Eigenschaften noch unter denen von Standard-PCBs liegen, ist Pilzmyzel für Prototype oder niederfrequente Anwendungen ausreichend – etwa für Umweltsensoren, Verbrauchsartikel und Spielzeuge“, erklärt Nina Oehlsen, Doktorandin an der TU Bergakademie Freiberg und Erstautorin der wissenschaftlichen Publikation. „Damit die Platte künftig vergleichbar mit heutigen PCBs eingesetzt werden kann, muss sie noch nach Standards wie IPC-A-600 oder DIN EN 60249-1 getestet und in Hinblick auf eine geringere Wasseraufnahme optimiert werden.“

Wir haben aus einem industriellen Abfallprodukt ein hochwertiges, funktionales Material geschaffen – ohne zusätzliche fossile Rohstoffe. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Leiterplatte weist Pilzmyzel bis zu 56 Prozent kleineren CO2 Fußabdruck auf und kann am Ende einfach und ohne gefährliche Rückstände in Wasser aufgelöst werden.

Linus Stegbauer

Bis 2030 werden laut dem „Global E-waste Monitor“ rund 82 Millionen Tonnen Elektroschrott erwartet. Die nachhaltige Leiterplatte namens AnimatPCB geht nicht nur die Umweltbelastung durch den schwer recycelbaren E-Schrott an, sondern bietet auch eine Lösung für die Vermeidung von nicht mehr benötigtem Material am Lebensende der Leiterplatten. Die Leiterplatte selbst ist vollständig biologisch abbaubar und die auf sie aufgebrachten Transistoren könnten funktionsfähig wiedergewonnen werden, so Linus Stegbauer, Juniorprofessor für Biogene technische Materialien an der TU Bergakademie Freiberg: „Wir haben aus einem industriellen Abfallprodukt ein hochwertiges, funktionales Material geschaffen – ohne zusätzliche fossile Rohstoffe. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Leiterplatte weist Pilzmyzel bis zu 56 Prozent kleineren CO2 Fußabdruck auf und kann am Ende einfach und ohne gefährliche Rückstände in Wasser aufgelöst werden.“
Die bioinspirierte Forschung kann einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung einer kreislauffähigen Elektronik leisten: „Wir beweisen, dass es möglich ist, hochwertige Elektronikkomponenten ohne langfristige Umweltbelastung zu entwickeln – und zeigen Lösungen für eine kreislauffähige Elektronikindustrie“, betont Wirtschaftswissenschaftler Professor Simon Glöser-Chahoud von der TU Bergakademie Freiberg, der den CO2-Fußabdruck über den gesamten Lebenszyklus des innovativen Materials durchgerechnet hat.