Computermaus aus Holz
Elektronik auf dem Kompost. Was utopisch klingt, haben Empa-Forschende mit ihrer neuen, holzbasierten Leiterplatte vorgezeichnet. Im Rahmen des Projekts HyPELignum gelangen ihnen erste funktionsfähige Elektronikprodukte, die nicht nur leistungsstark, sondern auch vollständig kompostierbar sind.
Bild: Empa
Leiterplatten sind das unsichtbare Grundgerüst der Elektronik. Bislang meist auf fossilen Kunststoffen aufgebaut. Ihre konventionelle Herstellung nutzt glasfaserverstärktes Epoxidharz. Einen erdölbasierten Werkstoff, der am Ende seines Lebenszyklus kaum recycelbar ist und aufwendig entsorgt werden muss. Angesichts wachsender Mengen an Elektronikabfall wird dieses Recyclingproblem immer drängender.
Am «Cellulose and Wood Materials»-Labor der Empa entstand deshalb ein Trägermaterial auf der Basis von Holz, das sich vollständig biologisch abbauen lässt. Unter der Leitung von Thomas Geiger entwickelte das Team im EU-Projekt HyPELignum eine Technologie, bei der Lignocellulose – ein bislang wenig genutztes Nebenprodukt der Holzverarbeitung – in eine robuste, funktionale Platte verwandelt wird.
Funktion und Kreislauf schliessen
Im Kern besteht das neue Material aus einer Mischung von Cellulosefibrillen und Lignin. Durch fein abgestimmte mechanische Prozesse entsteht ein stabiles Geflecht, das in einer «hornifizierten» Platte aushärtet. Die daraus gefertigten Leiterplatten können mit Leiterbahnen bedruckt und mit elektronischen Komponenten bestückt werden.
Zentrale Herausforderung bleibt die Feuchtigkeitsresistenz. Denn gerade die Offenheit für Wasser macht das Material am Lebensende biologisch abbaubar. Ein Zielkonflikt, den das Empa-Team künftig noch besser auflösen will. Bei ihrem Erstversuch gelang es bereits, eine voll funktionsfähige Computermaus und weitere Geräte zu bauen. Nach Gebrauch könnten diese unter geeigneten Bedingungen kompostiert werden und wertvolle Metalle und Bauteile werden einfach zurückgewonnen.
Von der Forschung in die Praxis
Die Entwicklerinnen und Entwickler am Empa-Labor kooperieren eng mit Firmen wie Profactor, um die neuen Platinen in serienreife Produkte zu überführen. Das Potenzial für die Industrie ist gross. Gerade bei kurzlebigen Elektronikartikeln entsteht so eine Lösung, die Ressourcen schont, Entsorgungskosten senkt und den ökologischen Fussabdruck minimiert.
Das Projekt HyPELignum legt ausserdem Wert auf nachhaltige Gesamtstrategien. Nicht nur Ausgangsmaterialien und Produktion, sondern auch Lebenszyklus-Analysen und Industriepartnerschaften stehen im Fokus. Mit Demonstrationsgeräten und geplanter industrieller Skalierung soll bis 2026 der Sprung von der Laborlösung zum marktreifen Produkt gelingen.