TU Freiberg entwickelt nachhaltige Alternative zu FR4-PCBs

Kompostierbare Leiterplatten aus Pilzmyzel

Aus Reststoffen der Zitronensäureproduktion entstehen biologisch abbaubare Leiterplatten mit bis zu 56 Prozent geringerem CO₂-Fußabdruck.

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Juniorprofessor Linus Stegbauer zeigt eine Probe des im Labor pulverisierten und getrockneten Pilzmyzels.

Elektroschrott zählt zu den größten Nachhaltigkeitsproblemen der Elektronikindustrie. Ein Forschungsteam der TU Bergakademie Freiberg verfolgt deshalb einen ungewöhnlichen Ansatz: Leiterplatten sollen künftig aus Pilzmyzel entstehen – genauer gesagt aus den Rückständen der industriellen Zitronensäureproduktion. Statt als Abfall entsorgt zu werden, dient das Myzel des Pilzes Aspergillus niger als Grundmaterial für eine vollständig biologisch abbaubare Leiterplatte.

Durch Formen und Lufttrocknung entsteht eine kleine, etwa 0,5 cm dicke Platte mit einer Dichte von 1,23 g/cm³ – vergleichbar mit der Dichte von herkömmlichen Leiterplatten. In ersten Versuchen konnten die Forschenden elektronische Komponenten sowohl über Standard-Ätzverfahren als auch mittels Direct-Ink-Writing aufbringen und verlöten. In den Labortests weist das Material aus Pilzmyzel hohe mechanische Eigenschaften und eine gute Hitzestabilität auf. Damit eignet sich die sogenannte „AnimatPCB“ bereits für Prototypen, Umweltsensoren, Spielzeuge oder andere niederfrequente Anwendungen. Für einen breiteren industriellen Einsatz stehen noch Qualifizierungstests nach IPC-A-600 und DIN EN 60249-1 aus. Parallel dazu soll die Wasseraufnahme des Materials durch weitere Optimierungen verringert werden

Besonders interessant für die Elektronikfertigung ist der Ansatz beim End-of-Life-Management. Während klassische Leiterplatten auf glasfaserverstärkten Epoxidharzen basieren und nur schwer zu recyceln sind, lässt sich die Pilzmyzel-Platine biologisch abbauen. Gleichzeitig könnten aufgebrachte elektronische Bauteile zurückgewonnen und weiterverwendet werden.

Leiterplatte aus Pilzmyzel für den Test der Funktionsfähigkeit. Nach der Verwendung kann die Leiterplatte kompostiert werden ohne, dass die Transistoren beschädigt werden.

Nach Berechnungen der Freiburger Forschenden verursacht das Material über seinen Lebenszyklus hinweg einen um bis zu 56 Prozent geringeren CO₂-Fußabdruck als herkömmliche Leiterplatten. Bevor ein industrieller Einsatz möglich wird, müssen jedoch noch Normtests bestanden und die Wasseraufnahme des Materials weiter reduziert werden. Dennoch zeigt das Projekt, wohin die Reise für nachhaltige Elektronik gehen könnte: weg von fossilen Rohstoffen und hin zu kreislauffähigen Materialien aus industriellen Nebenströmen