Forscher entwickeln kompostierbare Leiterplatte

Kompostierbare Leiterplatte aus Pilzmyzel (AnimatPCB) der TU Bergakademie Freiberg

Leiterplatte aus Pilzmyzel für den Test der Funktionsfähigkeit. Nach der Verwendung kann die Leiterplatte kompostiert werden, ohne dass die Transistoren beschädigt werden. (Bild: TU Bergakademie Freiberg / A. Hiekel)

Pilzmyzel statt Epoxidharz: Ein Freiberger Forschungsteam verwandelt ein Restprodukt der Zitronensäureproduktion in eine kompostierbare Leiterplatte. Sie lässt sich nach Nutzungsende rückstandslos in Wasser auflösen.

Textquelle: TU Bergakademie Freiberg

Redaktionelle Bearbeitung: Technische Rundschau

Weltweit werden ausgedientes elektronisches Spielzeug, Computer oder Smartphones zu immer grösseren Massen an Elektroschrott. Basis für die elektronischen Schaltkreise sind Leiterplatten, sogenannte Printed Circuit Boards (PCB). Sie bestehen in der Regel aus glasfaserverstärktem fossilem Epoxidharz, womit sie sich nur schwer recyceln oder biologisch abbauen lassen. Ein Team der TU Bergakademie Freiberg stellt nun eine vollständig kompostierbare Alternative aus dem Pilzmyzel Aspergillus niger mycelium vor, einem Abfallprodukt der industriellen Zitronensäureproduktion.

Statt diesen Biomasse-Abfall zu entsorgen, verarbeitet das Team ihn 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 Prototypen 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.»

Herausforderung End-of-Life-Management

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 laut Angaben der TU Bergakademie Freiberg 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 einen bis zu 56 Prozent kleineren CO2-Fussabdruck auf und kann am Ende einfach und ohne gefährliche Rückstände in Wasser aufgelöst werden.»