Bioelektronik Kompostierbare Displays reduzieren Abfall und freuen die Umwelt

Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie KIT entwickeln ein gedrucktes Display, das biologisch abbaubar ist. So soll auch der Elektronikschrottberg zukünftig abgebaut werden.

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Karlsruher Institut für Technologie

Karlsruher Institut für Technologie KIT

In den kommenden Jahren drohen die zunehmende Verwendung elektronischer Geräte in Gebrauchsgegenständen sowie neue Technologien im Zusammenhang mit dem Internet der Dinge, die Produktion von Elektronikschrott zu erhöhen, sagt das KIT. Eine umweltfreundlichere Produktion und ein nachhaltigerer Lebenszyklus seien unerlässlich, um Ressourcen zu sparen und die befürchteten Abfallmengen zu minimieren. Doch Experten am KIT lassen aufatmen, denn ihnen ist es erstmalig gelungen, Displays zu produzieren, deren Bioabbaubarkeit von unabhängiger Seite geprüft und bestätigt wurde, wie es heißt.

Bio-Display besteht überwiegend aus natürlichen Komponenten

„Mit unserer Entwicklung konnten wir erstmals beweisen, dass es möglich ist, nachhaltige Displays aus überwiegend natürlichen Materialien mithilfe industriell bekannter Fertigungsmethoden herzustellen“, erklärt Manuel Pietsch, Erstautor der Publikation (Journal of Materials Chemistry, DOI: 10.1039/d0tc04627b) und Forscher des Lichttechnischen Instituts (LTI) des KIT am Innovationlab in Heidelberg, zu den Vorteilen der neuen Entwicklung. Sie trage nach Gebrauch deshalb nicht zum Elektroschrott bei, sondern könne im Gegenteil einfach kompostiert werden und zu Staub zerfallen. Dies kann in Kombination mit dem Recycling- respektive Kreislaufwirtschaft-Trend dazu beitragen, einige der Umweltauswirkungen von Elektroschrott zu minimieren oder ganz zu verhindern, ist sich Pietsch sicher.

Tintenstrahldruck sorgt nicht nur für günstige Produktion

Die Funktion des Displays basiert auf dem sogenannten elektrochromen Effekt des verwendeten organischen Ausgangsmaterials. Legt man an dieses Spannung an, führt das zu einer veränderten Aufnahme von Licht und damit zu einer Farbänderung im Material. Elektrochrome Displays zeichnen sich gegenüber kommerziell erhältlichen Displays, wie LEDs, LCDs und E-Paper, durch einen geringen Energieverbrauch und eine simple Bauteilarchitektur aus, wie Pietsch erläutert. Ein weiterer Vorteil ist, dass diese Displays sich im sehr produktiven Tintenstrahl-Druckverfahren herstellen lassen. Das vereinfache es, maßgeschneidert, günstig und materialeffizient zu produzieren. Die verwendeten Materialien sind, wie gesagt, biokompatibel. Durch die Versiegelung mit Gelatine wird das Display außerdem adhäsiv und anpassungsfähig, heißt es. So ließe es sich auf verschiedenen Körperstellen direkt auf der Haut tragen.

Vielleicht ist es der Auftakt zur einer Ära der umweltfreundlicheren Elektronik?

Das Display ist aufgrund seiner Zusammensetzung natürlich generell nur für kurzlebige Anwendungen als Indikator für Sensoren oder einfache Anzeigen in verschiedenen Bereichen geeignet, merken die KIT-Spezialisten an. Vor allem bei diagnostischen Anwendungen, bei denen die Hygiene eine wichtige Rolle spielt, müssen die Sensoren zusammen mit deren Indikatoren nach jeder Anwendung aufwendig gereinigt oder entsorgt werden, was damit hinfällig wäre. Auch im Bereich von Verpackungen für Lebensmittel, die nicht wiederverwendet werden dürfen, könnte das Display als kompakte Anzeige für qualitätsüberwachende Sensoren verwendet werden, meinen die Forscher. Das digitale Druckverfahren ermögliche nicht zuletzt die individuelle Anpassung an die verschiedene Körperoberflächen von Personen oder komplizierte Formen – ohne eine teure Prozessumgestaltung, was erneut Ressourcen schont, so das KIT.

(Tipp der Redaktion: Umweltfreundliche Elektronik? - eine gute Abkürzung wäre vielleicht das Akronym UMWELE oder auch nur UMELE?)

„Die, soweit uns bekannt, ist es die erste Demonstration eines tintenstrahlgedruckten, biologisch abbaubaren Displays. Dieser Erfolg kann ohne Zweifel zu nachhaltigen Innovationen in weiteren elektronischen Bauteilen ermutigen und damit den Weg zu umweltfreundlicherer Elektronik ebnen“, ist sich Gerardo Hernandez-Sosa, Leiter der Printed Electronics Group des LTI am InnovationLab in Heidelberg sicher.

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