MycelioTronics: Computerchips aus Pilzhaut

Martin Kaltenbrunner und sein Team von der Johannes Kepler Universität in Linz schlugen einen neuartigen Ansatz für die Entwicklung flexibler und biologisch abbaubarer Elektronik vor, die herkömmliche Elektronik-Bauteile ersetzen könnte und somit großes Potential hat, Elektroschrott bedeutend zu reduzieren. Ihre Entdeckung veröffentlichten sie Mitte November auf Science Advances.

Handys, Laptops und andere elektronische Geräte sind aus unserem Alltag, aber vor allem aus unserer Zukunft nicht mehr wegzudenken. Aufgrund ihrer begrenzten Lebensdauer erzeugen sie allerdings enorme Mengen an umweltschädlichem Elektroschrott, was die Verwirklichung einer grünen elektronischen Zukunft behindert. Allein in Deutschland fallen, laut Angaben des Bundesumweltministeriums, im Jahr etwa zehn Kilogramm Elektroschrott pro Einwohner an. Das summiert sich zu mehr als 835.000 Tonnen.

Alle elektronischen Schaltungen, die aus leitenden Metallen bestehen, müssen in einem isolierenden und kühlenden Träger sitzen, der als Leiterplatte bezeichnet wird – hergestellt aus nicht recycelbaren Kunststoffpolymeren, die am Ende der Lebensdauer eines Chips oft weggeworfen werden. Die Basis von Computerchips, die Hauptplatine jedes Rechners, von Innovationen aus der Medizintechnik und sogar Batterien bestehen in der Regel aus nicht wiederverwendbarem Kunststoff. „Die Träger selbst sind am schwierigsten zu recyceln“, so Kaltenbrunner. Biologisch abbaubare Leiterplatten gibt es noch nicht, dabei machen integrierte Schaltkreise beispielsweise den größten Anteil eines Mobiltelefons aus. Es besteht also ein dringender Bedarf an biologisch abbaubaren Alternativen, die auf pflanzlichen und anderen erneuerbaren Materialien basieren statt auf Metallen, Keramik und Polymeren.

Die Forschungsgruppe an der Johannes Kepler Universität in Linz kam zufällig darauf, die Haut des Pilzes Ganoderma lucidum, auch bekannt als der Glänzende Lackporling, als elektronisches Substrat zu verwenden. An dem Pilz forschen sie zwar schon lange, aber bisher hatten sie eher das Ziel, Bauisolation und einen Styropor-Ersatz zu entwickeln. Dass sie auf eine biologisch abbaubare Leiterplatte stoßen würden, war nach Angaben von Kaltenbrunner „… wie so oft in der Wissenschaft, […] mehr oder weniger eine zufällige Entdeckung“.

Der Pilz bildet eine Haut, die Myzelium-Haut, um sich vor Krankheitserregern zu schützen. Als die Forscher die Haut extrahierten und trockneten, stellten sie fest, dass sie gute Eigenschaften für das Substrat einer Schaltung hat. Sie ist robust, flexibel, anpassbar und hitzebeständig. Wenn sie von Feuchtigkeit und UV-Licht ferngehalten wird, könnte die Haut wahrscheinlich Hunderte von Jahren halten.

Diese Myzelium-Haut ist vollständig biologisch abbaubar und thermisch stabil, dazu kommt ihre Formanpassungsfähigkeit. Damit sind die Bedingungen für die Herstellung einer flexiblen Leiterplatte gegeben, auf die zum Beispiel elektronische Komponenten von Sensoren gesetzt werden können. Die Nutzung von Myzel-Elektronik – MycelioTronic – stellt eine Innovation dar, die laut den Forschern um Kaltenbrunner den Elektroschrott um ein Vielfaches verringern könnte.