Im April werden wir all unsere Jahresressourcen aufgebraucht haben. Ab diesem Zeitpunkt lebt die Menschheit auf Umweltkredit. Die Frage, wie wir nachhaltiger leben und wirtschaften können, kann man freilich von vielen Ecken aus stellen. Eine ganz wesentliche davon ist jene, welche Materialien wir verwenden, wie wir sie herstellen und wofür wir sie einsetzen. Immer stärker wächst das Bedürfnis nach umweltschonenden Alternativen. Welche Ansätze gibt es also, den ökologischen Fußabdruck unserer Materialien zu verringern? Und ist die Entwicklung neuer Materialien längerfristig überhaupt der Weg, der aus der Krise führt?

Biokunststoffe
Auf dem Gebiet der nachhaltigen neuen Materialien spielen Biokunststoffe eine klare Hauptrolle. Doch hier ist bei Weitem nicht alles, was glänzt, auch Gold. Oder anders formuliert: Nicht alles, was biologisch basiert ist, ist automatisch auch biologisch abbaubar und umgekehrt. Klingt kompliziert und ist es auch. In Österreich beschäftigt sich etwa der gelernte Kunststofftechniker Johann Zimmermann mit dem Thema. 2007 gründete er seine Firma NaKu, kurz für Natürlicher Kunststoff. Sie stellt Sackerl und Flaschen her. Und als drittes Standbein erarbeitet NaKu projektbezogen mit Kunden aus Industrie und Wirtschaft Möglichkeiten, wie man den natürlichen Kunststoff auch anderweitig einsetzen könnte.

Die Sackerl werden überwiegend aus Maisstärke hergestellt und halten Lebensmittel laut Zimmermann deutlich länger frisch als herkömmliche Plastikbeutel. Die Flaschen bestehen wiederum aus polymerisierter Milchsäure, die aus fermentiertem Zucker gewonnen wird. In seinem kleinen Büro im Industriegebiet beim Auhof Center könnte Zimmermann das nicht produzieren. Hier finden nur die ersten Vorversuche mit Prototypen statt. Auf der Theke am Eingang steht dafür etwa ein Bügeleisen parat, hinter einem Vorhang verbergen sich Schweißgeräte. Die tatsächliche Forschung und Herstellung hat Zimmermann überwiegend ausgelagert, etwa an die BOKU, das TGM oder Kooperationspartner, bleibt aber auch vor Ort involviert. "Wir sind sehr nah am Produkt und an den Maschinen dran", sagt er. Beide Produkte sind sowohl biologisch basiert als auch abbaubar, wobei das Sackerl deutlich schneller kompostiert als die Flasche. "Man sollte das Material an die Anwendung anpassen, die es später haben wird", sagt Zimmermann. "Für die Flaschen ist der effizientere Kreislauf das Recycling."

Recycling
Wobei auch Recycling, wie es momentan betrieben wird, nicht der Weisheit letzter Schluss zu sein scheint. Denn wenn uns Kunststoffe als recyclingfähig verkauft werden, heißt das noch lange nicht, dass sie auch tatsächlich wiederverwertet werden. Laut dem Papier zur EU-Kunststoffstrategie vom Jänner 2018 (https://ec.europa.eu/environment/circular-economy/pdf/plastics-strategy.pdf) werden in Europa weniger als 30 Prozent aller anfallenden Kunststoffabfälle für das Recycling gesammelt, die Hälfte wird in Länder außerhalb der EU weitertransportiert. Innerhalb der EU liegt die Nachfrage nach recycelten Kunststoffen lediglich bei sechs Prozent. Denn die Schwierigkeit dabei ist, dass Additive den Kunststoffartikeln je nach Gebrauch die unterschiedlichsten Eigenschaften verpassen. "Jede Rezeptur für sich ist zu 100 Prozent rezyklierbar. Aber welches Produkt soll man denn aus diesem Mischmasch an Eigenschaften kreieren?", gibt Ines Fritz zu bedenken, die sich an der Universität für Bodenkultur seit 25 Jahren mit abbaubaren Materialien beschäftigt. Bei den biologisch abbaubaren Kunststoffen sei die Zugabe von möglicherweise toxischen Additiven zwar strikt verboten, was die unterschiedlichen Rezepturen auf lediglich drei oder vier verschiedene beschränken würde. "Aber die Mengen des Biokunststoffs im Müll sind so gering, dass es sich für die Sortierer nicht auszahlen würde, dafür eine extra Weiche einzubauen." Ihr Vorteil ist aber immer noch, dass sie sich zumindest irgendwann von selbst zersetzen.

Rattan modern
Das Material an das jeweilige Endprodukt, das man damit erzeugen will, anzupassen, das ist ein Weg. Ein anderer geht vom Material selbst aus, wie etwa im Fall von Karuun. Das 2016 gegründete Münchner Start-up stellt das neue Material aus der Rattan-Pflanze her, die bei den meisten wahrscheinlich zunächst nostalgische Flashbacks an die Balkonmöbel der Urstrumpftante auslöst. Nur dass Karuun am Ende kein Flechtwerk, sondern am ehesten mit Holzfurnieren vergleichbar ist. "Im Unterschied zum Holz, das eine Maserstruktur und Äste hat, besitzt Karuun homogene Fasern. Es gibt also viel weniger Ausschuss", erklärt Gründer Julian Reuter. "Außerdem ist es robust, gleichzeitig sehr gut verformbar und splittert nicht." Einsetzbar wäre es in den unterschiedlichsten Industriezweigen. Im Innenausbau und bei Möbeln ist es schon in Verwendung.

Was Karuun besonders nachhaltig macht, ist die Art, wie es gewonnen wird. "Rattan geht eine Symbiose mit Bäumen ein, braucht auch einen gewissen Grad an Biodiversität, um zu gedeihen, und kann nur von Hand geerntet werden", sagt Reuter. Bäume müssen für die Rattan-Gewinnung also nicht erst gefällt, sondern im Gegenteil gepflanzt und gepflegt werden. Sein Rattan bezieht das Start-up aus den Wäldern von Sumatra. Ein bis zwei Jahre lang darf in einem gewissen Waldteil Rattan geerntet werden, dann müssen die Bauern sieben bis zehn Jahre warten und wechseln inzwischen zu einem anderen Waldstück. "So bleibt der Wald bestehen und die Bauern können beständig Einkommen erwirtschaften." Beim Ernten schneidet man das Rattan in Längen, trocknet es und pumpt einen natürlichen Farbstoff in seine Kapillare, um ihm zusätzliche Eigenschaften zu geben. Dann presst man es zu Platten oder Blöcken und verschifft es schließlich nach Europa, wo daraus Furniere gemessert werden.

Kritik
Doch obwohl neue Materialien wie NaKu oder Karuun ein hehres Ziel verfolgen, sind auch sie nicht frei von Kritik. Im Falle von Karuun könnte die etwa bei den langen Transportwegen von Indonesien nach Europa ansetzen. Doch Widerspruch ist das noch keiner, immerhin befindet man sich gerade erst am Anfang, und der Weg ist auch sprichwörtlich noch weit. "Wir können eben nicht ändern, dass das Frachtschiff mit Diesel fährt", sagt Reuter. Aber irgendwo müsse man den Anfang machen. Seine große Hoffnung ist, dass in diesen Bereichen andere Start-ups nachziehen, die beispielsweise neue, nachhaltigere Logistik-Konzepte entwickeln, mit denen man arbeiten könnte. "Der Prozess ist in Gang gesetzt. Man braucht Geduld. Aber wenn die Alternativen zu teuer sind oder zu viel Komfort verloren geht, wird es schwierig, Veränderungen in der Gesellschaft hervorzurufen."

Im Fall von NaKu liegt die Krux nicht im Transport, sondern in der Herstellung selbst. Denn die ist kostspielig. "Polyethylen kostet derzeit zwischen 1,30 und 1,40 Euro das Kilo", sagt Zimmermann. "Die Sackerlmaterialien kosten zwischen dreieinhalb und sechs Euro." Außerdem braucht es viel mehr Produktionsschritte und daher auch einen größeren Energieaufwand vom Maiskorn bis zum Sackerl, als wenn man herkömmlich mit Ethylengas arbeitet. Und dann gibt es da gerade beim Mais auch noch die Diskussion um den hohen Verbrauch von landwirtschaftlichen Ressourcen, der nötig wäre, um die Mengen an Erdöl, die wir beim Plastik aufwenden, auszugleichen. Der Marktanteil der Biokunststoffe liegt allerdings weltweit noch unter einem Prozent. Doch auch da ist freilich noch nicht das letzte Wort gesprochen. Zimmermann arbeitet etwa an einem Material aus den Schalen von Sonnenblumenkernen, die – anders als der Mais – anderweitig nicht verwendbar wären. Man kann eben nur einen Schritt nach dem anderen machen.

Elektrische Selbstversorger
Bei der Materialforschung greifen Industrie und Wissenschaft sehr stark ineinander. Dabei muss man allerdings unterscheiden zwischen organischer und anorganischer Materialwissenschaft. An der TU Wien entwickelt man etwa seit etwa zehn Jahren immer neue thermoelektrische Materialien. Setzt man sie bestimmten Temperaturunterschieden aus – je nachdem, unter welchen Bedingungen sie in der Industrie Anwendung finden –, erzeugen sie Elektrizität, indem ihre Elektronen vom heißen zum kühleren Ende des Materials diffundieren. "Wir suchen nach Materialien, deren Eigenschaften zwischen Metallen und Halbleitern liegen. Da wir anfänglich nicht wissen, welche Materialien diese Aufgabe optimal erfüllen, müssen wir verschiedene Ausgangsmaterialien hernehmen und durch gezieltes Entfernen oder Hinzugeben von anderen Elementen ihre Eigenschaften verändern", sagt Ernst Bauer vom Institut für Festkörperphysik. Er ist vor einigen Monaten auf ein Material gestoßen, das doppelt so leistungsfähig ist wie die besten der bisherigen thermoelektrischen Materialien. Damit könnten sich künftig Sensoren mittels kleiner thermoelektrischer Generatoren selbst mit elektrischer Energie versorgen.

Genügsame Bakterien
Organische Materialforschung betreibt man hingegen etwa auf der BOKU. Am Institut für Agrarbiotechnologie (IFA) in Tulln forscht Ines Fritz zurzeit an einem Biokunststoff, den Cyano-Bakterien aus CO2 erzeugen. Die heikle Rohstofffrage könnte man damit also umgehen. "Würden wir versuchen, alles mit biogenen Ressourcen zu ersetzen, dann würden wir dafür 24 Mal die Erde brauchen", sagt Fritz. Die pflanzlichen Organismen nutzen hingegen bloß Licht und CO2, um zu wachsen – und nebenbei erzeugen sie eben Kunststoff. Wenn man also die Mengen an CO2, die etwa Kraftwerke ausstoßen, in einen Bioreaktor umleitet, produziert man aus einem Treibhausgas und Problemstoff einen in kürzester Zeit vollständig abbaubaren Biokunststoff und gleichzeitig eine Biomasse, die sich problemlos verfüttern lässt. Dass das funktioniert, ist bereits bewiesen. Mittlerweile arbeitet man daran, wie man die Cyano-Bakterien produktiver macht. Bei einem gesunden Stresslevel, der sie fordert, aber nicht überfordert, sind sie besonders eifrig – so viel hat man schon festgestellt.

Doch die Plastikprodukte einfach durch andere, biologisch basierte und abbaubare zu ersetzen, wird auf Dauer nicht ausreichen. Da ist sich Fritz sicher: "Letztendlich wird uns nichts anderes übrigbleiben als Vermeidung und Mehrfachverwendung als die obersten Prioritäten anzusehen." Die Forschung und Entwicklung könne aus ihrer Sicht nur in die Richtung gehen, unsere Produkte wieder so zu gestalten, dass sie langlebig und reparierbar sind und aus einem Material bestehen, das sich ohne Abwertung in ein neues Produkt rezyklieren lässt, das wiederum auf eine möglichst lange Lebensdauer ausgerichtet ist. Dass das in nächster Zeit passieren wird, sieht sie aber mehr als skeptisch. Immerhin wären wiederverwendbare Produkte aus wirtschaftlicher Sicht alles andere als rentabel.

Sinnvolle Anwendung gefragt
Somit ist auch das herkömmliche Plastik an sich nichts Verwerfliches, sondern eben bloß ein Material mit immens langer Haltbarkeit. Verwendet man es allerdings für Einwegprodukte wie Plastiksackerl, die nach zwölf Minuten im Müll landen, wird es zum Problem. Was zählt, ist also die sinnvolle Anwendung der Materialien. "Plastik ist ein langfristig stabiles Material. Wenn wir keine Anwendung dafür haben, bei der es langfristig stabil sein soll, dann sollten wir es eben nicht verwenden." Die Debatte in der Materialforschung hat sich also in den vergangenen Jahren stark in eine ethische verwandelt, die letztlich nicht geführt werden kann ohne eine gehörige Portion Wohlstandskritik.