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Alternative Rohstoffe im Autobau Zurück zur Natur

Auf der Suche nach neuen Materialien schauen sich die Autobauer verstärkt in der Natur um. Sie entwickeln Reifen aus Löwenzahn und Biokunststoffe aus Harzen. Doch die natürlichen Werkstoffe haben auch ihre Tücken.

DüsseldorfDer Traum vom Bio-Auto ist so alt wie das Auto selbst. Schon Pionier Henry Ford träumte Anfang des 20. Jahrhunderts davon, ein Auto komplett aus Hanf zu bauen. Seine Pläne scheiterten schließlich an der rigiden Gesetzgebung und den hohen Hanfpreisen in den USA. Später, in seinem legendären Model T, nutzte Ford dann immerhin Kleber aus Weizen, sowie Wolle und Kunststoff aus Soja. Doch durch das billige Erdöl wurden die alternativen Rohstoffe in den Folgejahren mehr und mehr zurückgedrängt.

Rund 100 Jahre später lebt der Traum von Henry Ford wieder auf. Um unabhängiger von den volatilen Erdölmärkten zu werden, schauen sich die Autobauer und ihre Zulieferer wieder nach Werkstoffen aus der Natur um. Im Entwicklungszentrum Aachen forscht Ford seit rund zehn Jahren, wie man Naturrohstoffe wie Flachs oder Hanf in den Autobau integrieren könnte. So genannte Naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK) haben gleich mehrere Vorteile: Sie sind leicht, günstiger und biologisch abbaubar.

Schon heute bestehen mehr als 300 Bauteile in Ford-Fahrzeugen aus natürlichen Werkstoffen – unter anderem im Fiesta, im Focus oder im Mondeo. Doch um ihren Anteil weiter zu erhöhen, wartet noch Arbeit auf die Entwickler. „Auch bei Naturfasern brauchen wir eine verlässliche Qualität, um sie in der Serienproduktion einsetzen zu können“, sagt Thomas Baranowski, Werkstoffexperte des Ford Forschungszentrum in Aachen. Verbaut werden die natürlichen Werkstoffe bei Ford überwiegend dort, wo man sie nicht sieht: in Instrumententafeln, Türverkleidungen oder den Stoßfängersystemen. Auch der Schaumstoff in den Sitzen wird teilweise schon aus Soja hergestellt.

Auf der Suche nach neuen Fasern setzt Ford auch auf ganz ungewöhnliche Kooperationen: Gemeinsam mit dem Ketchuphersteller Heinz untersucht der Autohersteller derzeit, ob sich der Teil der Tomate für die Autoherstellung eignet, der für den Ketchup nicht gebraucht wird. Getrocknete Tomatenschalen können zu Kabelhaltungen verarbeitet werden. „Unser Ziel ist es, ein stabiles und leichtes Material zu entwickeln, das die strengen Anforderungen in Fahrzeugen erfüllt und gleichzeitig die Umwelt entlastet“, sagt Ellen Lee, Plastikexpertin von Ford..

Besondere Hoffnung setzt der Autobauer in sogenannte naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK). Im Spritzgussverfahren werden Naturfasern wie Sisal oder Kenaf in eine Kunststoffhülle gepresst – und können so ihre ganzen Vorteile ausspielen. Die Bauteile sind leichter, dünner und flexibler als bisherige, doch häufig noch zu teuer. „Bei den Verarbeitungsprozessen gibt es noch Forschungsbedarf“, sagt Baranowski. Darum werden NFK-Bauteile häufig zwar durch Naturfasern verstärkt, der Kunststoff wird aber weiterhin aus Erdöl produziert – natürliche Öle können preislich noch nicht mithalten.

„Wir sind sehr optimistisch, dass wir den Anteil regenerativer Werkstoffe in den nächsten Jahren sukzessive erhöhen können.“ Wie viele natürliche Rohstoffe in den Autos verbaut werden sollen, verrät Ford nicht. Branchenweit wird ihr Anteil pro Auto auf sieben bis acht Kilo geschätzt. Da ist noch mächtig Luft nach oben.


Reifen aus Löwenzahn

Wirklich sichtbar sind regenerative Werkstoffe nur bei wenigen Modellen. BMW hat mit dem neuen Elektroauto i3 sogar einen Stilbruch gewagt – dort sind die Kenaf-Fasern sogar direkt an der Türinnenverkleidung sichtbar. Sichtbare Bauteile aus Naturfaser, das ist auch eine Option, über die auch Ford nachdenkt: „Wir entwickeln natürlich auch in diese Richtung, bisher setzen wir solche Bauteile aber nur begrenzt ein.“ Denn optisch können die Naturfasern noch nicht richtig mithalten.

Auch bei tragenden Teilen sind regenerative Werkstoffe noch selten. Um im modernen Autobau eingesetzt zu werden, müssen die Bauteile aus der Natur harte Anforderung erfüllen, also Druck und hohen Temperaturen standhalten. Und ihr Verhalten in den Crashtests ist nicht ohne weiteres reproduzierbar. Mit virtuellen Tests will Ford darum den Entwicklungsprozess verkürzen.

Und auch bei den Zulieferern werden alternative Rohstoffe aus der Natur immer gefragter. Selbst Reifen könnten bald aus einer Pflanze gefertigt werden, die jeder Deutsche in etwas anderer Form aus seinem Garten kennt – dem Löwenzahn. Der Automobilzulieferer Continental entwickelt gemeinsam mit dem Fraunhofer Institut für Molekularbiologie und Angewandte Wissenschaften (IME) derzeit einen Reifen, dessen Kautschuk aus Russischem Löwenzahn gewonnen wird. Bereits in fünf bis zehn Jahren sollen die ersten Löwenzahnreifen über die Straßen rollen. Erste Tests mit dem Prototypen wurden erfolgreich absolviert. Nun soll der Reifen weiter optimiert werden. „Bisher sind unsere Eindrücke durchaus überzeugend“, sagt Continental-Projektleiterin Carla Recker im Interview mit Handelsblatt Online.

Ganz neu ist die Entdeckung des Löwenzahns nicht: Bereits seit rund 110 Jahren werde mit der Pflanze experimentiert, betont Projektleiterin Recker. Doch weil der Löwenzahn anders verarbeitet werden muss und bisher nicht so ertragreich war wie der Kautschukbaum, zog er im direkten wirtschaftlichen Vergleich bisher den Kürzeren. Einen ganzen Reifen aus Löwenzahn herzustellen war einfach zu teuer.

Ein großes Problem ist, dass es noch keine gewachsene Lieferkette für Löwenzahn gibt. Damit die Landwirt umsteigen, muss sich der Anbau auch rentieren. Dabei gibt es gleich mehrere Vorteile, die für den Löwenzahn sprechen. Im Gegensatz zum Kautschukbaum kommt der Löwenzahn nach Auskunft der Forscher mit sehr kargen Bedingungen aus und kann deswegen auf Flächen angebaut werden, die sich zum Anbau von Mais oder Weizen nicht eignen würden. Statt im tropischen Klima kann er auch in Mitteleuropa und Nordamerika wachsen – und damit näher an den Werken der dort ansässigen Reifenproduzenten. Das spart Transportwege.


Keine Konkurrenz für Lebensmittel?

Und der Löwenzahn hat noch einen weiteren biologischen Vorteil gegenüber dem bisher genutzten Kautschukbaum: Er kann bereits ein Jahr nach dem Anbau geerntet werden. Kautschukbäume brauchen vor der ersten Ernte eine Vorlaufzeit von sieben Jahren. Zeit, in denen der Landwirt nicht flexibel auf die Nachfrage reagieren kann.

Verdrängen die Rohstoffe für die Biokunststoffe und Löwenzahnkautschuk den klassischen Lebensmittelanbau? Nein, sind sich die Forscher sicher. Nach Angaben von Hans-Josef Endres, Leiter des Instituts Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe (IfBB) an der Hochschule Hannover, machte die Anbaufläche für biobasierte Kunststoffe im Jahr 2012 gerade einmal 0,03 Prozent der weltweiten Ackerfläche aus. Um weltweit alle erdölbasierten Kunststoffe in der Autoindustrie durch biobasierte Kunststoffe zu ersetzen, braucht man nach Ansicht der Forscher gerade einmal 0,3 Prozent der weltweit verfügbaren Anbaufläche.

Schwieriger wird es allerdings beim Recycling, denn da sind die regenerativen Werkstoffe nicht immer leichter zu verwerten als konventionelle. Da sie unter hohem Druck und hohen Temperaturen gepresst werden und über Jahre halten sollen, ist das Auto nicht einfach kompostierbar. Bei Kompositbauteilen, also Mischformen aus Fasern und Kunststoff, müssten die Bestandteile erst aufwändig getrennt werden – und das ist teuer.

Damit der Traum von Henry Ford tatsächlich Wirklichkeit wird, muss das Erdöl wohl noch ein wenig knapper werden.

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