Warum Materialinnovation der Schlüssel zu einer nachhaltigen Zukunft ist
Die Geschichte der Menschheit ist seit jeher geprägt durch Anpassung an Neues und Überwindung von Hindernissen. Seit Urzeiten sind Menschen auf der Suche nach Materialien, die ihnen ihr tägliches Leben leichter machen. Angefangen bei Werkzeugen aus Stein über fortschrittliche Kunststoffe bis hin zu experimentellen Materialwissenschaften: Sie sind der beste Beweis, dass innovative Materialien unser Leben zum Besseren wenden können.
Beginnen wir unseren Weg mit einer Reise in die Vergangenheit. Dazu versetzen wir uns in die Zeit um das Jahr 3000 vor Christus. Schon damals machten sich die Menschen rudimentäre Werkzeuge der Natur zunutze, um Schutz vor Wind und Wetter zu suchen.
Eine Reihe massiver Felsen, kreuz und quer über die Erde verstreut. Eine Szene, die uns gleich an Kubricks Film «2001: Odyssee im Weltraum» oder an die Eröffnungsszene des neuen Barbie-Films von Greta Gerwig erinnert.
Die Begeisterung für Stein ist auch in der modernen Welt ungebrochen. Noch heute finden wir überall Stein, wo auch immer wir hinsehen. Schon der Blick aus den Fenstern der Polestar Zentrale fällt auf Marmor, mit allen Ambitionen, die er zu wecken vermag.
Das leuchtende Metall
Spulen wir nun die Zeit nach vorn bis in die Gegenwart (naja, zumindest bis 1825), als Aluminium entdeckt wurde. Dieses federleichte Wundermetall haben wir dem dänischen Chemiker Hans Christian Ørsted zu verdanken – es sollte die Transportindustrie revolutionieren und Konstruktion und Design völlig neue Möglichkeiten eröffnen.
Trotz seines nachhaltigen Potenzials lässt sich Aluminium nicht ohne Probleme recyceln. Allein schon die Fülle an Aluminium-Sorten – mehr als 500 an der Zahl – macht das richtige Sortieren für Recycling-Betriebe zu einer grossen Herausforderung. Das führt immer wieder zu Verunreinigungen des recycelten Aluminiums, wodurch dieses dann nicht mehr für hochwertige Anwendungen geeignet ist.
Die Lösung für dieses Problem ist bestechend elegant und einfach: Kennzeichnung und Farbcodierung. Sie erleichtern die Unterscheidung der Sorten und ermöglichen ihr getrenntes Recycling. Und das wiederum schliesst die Lücke im Materialkreislauf.
Bequemlichkeit trifft auf Bewahrung
Im Jahr 1907 stellte der belgische Chemiker Leo Baekeland den ersten synthetischen Kunststoff her und kam damit seinem Rivalen bei der Patentanmeldung um einen Tag zuvor. Heutzutage ist dieser Kunststoff aus dem Alltag gar nicht mehr wegzudenken. Zwar hat seine grosse Flexibilität eine Revolution in der Produktionstechnik ausgelöst, gleichzeitig fordert seine Abhängigkeit von fossilen Ressourcen mittlerweile jedoch ein Umdenken.
So wird für die Herstellung einer der am häufigsten verwendeten Kunststoffe, Polyvinylchlorid (PVC), Erdöl benötigt – und wir alle wissen, wie schädlich dieser Stoff für die Umwelt ist.
Den neuesten Erkenntnissen der Materialforschung ist es allerdings zu verdanken, dass bei der Herstellung von Kunststoffen immer häufiger Kiefernöl statt Erdöl eingesetzt wird. Allein dadurch können Treibhausgas-Emissionen um 70% reduziert werden. Das auf diese Weise gewonnene Bio-attributed PVC ist das erste seiner Art: Mittlerweile hat es auch in den Sitzbezügen des Polestar 3 Einzug gehalten, was die Kohlenstoffbilanz unserer Fahrzeuge noch weiter verbessert.
Supereffizienz und schwebende Züge
Machen wir uns auf in ganz andere Gefilde – zu einem Produkt, das in letzter Zeit immer wieder im Rampenlicht stand, wenn auch aus ganz anderen Gründen: Halbleiter. Die weltweite Nachfrage könnte bekanntlich nicht grösser sein.
Zwischenzeitlich geht die Forschung an Halbleitern weiter. Stellen wir uns eine Welt vor, in der Strom ungehindert fliessen kann, Züge frei schweben und Energieverluste ein für alle Mal der Vergangenheit angehören.
Bis vor Kurzem war all das nichts weiter als Wunschdenken. Denn die Materialien benötigten entweder extrem tiefe Temperaturen oder enormen Druck, um ordnungsgemäss zu funktionieren.
Einer Studie zufolge wurde nun allerdings ein supraleitfähiges Material entwickelt, das auch bei Umgebungsdruck und oberhalb der Raumtemperatur seinen Dienst tut – eine Errungenschaft, die sich auf alles auswirkt, was mit Elektrizität betrieben wird. Und wie du dir wahrscheinlich denken kannst, sind wir Feuer und Flamme.
Seit der Veröffentlichung der Studie versuchen Labors auf der ganzen Welt fieberhaft, die Ergebnisse zu replizieren. Erste Berichte mit Erfolgsmeldungen gibt es bereits.
Der Traum des Alchemisten
Auf unserer Reise von einem bahnbrechenden Material zum nächsten sind wir nun bei einer Kategorie angelangt, bei der die Trennlinie zwischen natürlich und synthetisch verschwimmt: Verbundwerkstoffe. Hier fusioniert das Beste aus zwei Welten, dessen Leistung die Summe seiner Teile übersteigt.
Fasern sind das Herzstück eines jeden Verbundwerkstoffs: Zarte Stränge natürlichen oder synthetischen Ursprungs bilden ihr Rückgrat. Kohlefaser – eingesetzt in Raumschiffen über Golfausrüstung bis hin zum Polestar 1 – ist wohl die bekannteste in dieser Materialkategorie.
Doch das ist nichts weiter als die Spitze des Eisbergs. Beim Polestar 3 setzen wir den aus Naturfasern bestehenden Verbundwerkstoff von Bcomp ein. Das Material wird aus in Europa angebautem Flachs hergestellt und ist annähernd so robust wie Kohlefaser, enthält dafür aber 50% weniger Neukunststoffe als vergleichbare Werkstoffe und ist um 40% leichter.
Flachs eignet sich darüber hinaus auch zur Revitalisierung von Agrarflächen zwischen den Anbausaisons, um einer Erschöpfung des Bodens vorzubeugen.
Die beständig vorangetriebene technologische Entwicklung bedeutet auch, dass die Materialinnovation niemals stillsteht.
Mittlerweile stehen wir aber noch vor einer ganz anderen Herausforderung: Wie können wir auch in Zukunft ein schönes und angenehmes Leben führen und gleichzeitig Umweltbelastungen zu reduzieren? Diese Frage steht im Fokus der wissenschaftlichen Innovation. Und die Zeit drängt. Daher solltest du dich darauf einstellen, dass sich die Materialien unseres täglichen Lebens in den kommenden Jahren drastisch verändern werden.
