BOKU Magazin 4/2023

weise Testungen beurteilt (intrinsische
Gefahr des Stoffes). Im zweiten und dritten
Schritt werden mögliche Auswirkungen
auf Menschen und Umwelt bewertet
(Exposition). Hierbei spielen mögliche
Emissionen entlang der Wertschöpfungskette
– von der Rohstofferzeugung und
Verarbeitung bis zur Entsorgung – eine
essenzielle Rolle. Im vierten Schritt soll
eine Ökobilanzierung (engl. Life Cycle
Assessment, LCA) entlang des gesamten
Produktlebenszyklus durchgeführt
werden – im Idealfall von der Wiege
bis zur Bahre („cradle to grave“) einer
chemischen Substanz. Dieser innovative
„Redesign“-Ansatz soll den zukünftigen
Weg in eine schadstofffreie Umwelt und
funktionierende Kreislaufwirtschaft ebnen.
Um sozioökonomische Aspekte
der Nachhaltigkeit zu bewerten, wird im
fünften Schritt die Durchführung einer
„Social LCA“ und „Life Cycle Cost Analysis“
(S-LCA bzw. LCCA) empfohlen.
Am Institut für Abfall- und Kreislaufwirtschaft
wird intensiv an der erfolgreichen
SSbD-Umsetzung im Rahmen zahlreicher
Forschungsprojekte geforscht, da die
Bewertungsmethoden weiterentwickelt
und gemeinsam mit Firmenpartnern getestet
werden müssen. Im Projekt „Solar-
Circle“ wurden beispielsweise Methoden
zur Nachhaltigkeitsbewertung von neuartigen
Solarzellen (aus Advanced Materials)
näher ausgearbeitet. Im Projekt
„SafeLiBatt“ wurde an der Sicherheit und
Nachhaltigkeit von sogenannten „Second
life“-Lithium-Ionen-Batterien geforscht,
um die nachhaltige Zweitnutzung von
E-Autobatterien als Batteriespeicher
gewährleisten zu können. Im aktuellen
Projekt „SuESS“ werden unterschiedliche
Batterietechnologien für Großspeicher
im Sinne des SSbD-Prinzips bewertet.
Das Projekt „REPOXYBLE“ hat zum Ziel,
sichere, biobasierte und recyclingfähige
Epoxide zu entwickeln, die für Auto- und
Flugzeugkomponenten eingesetzt werden
sollen. Im Projekt „SiNa“ wurde die
Praxistauglichkeit der SSbD-Werkzeuge
am Beispiel von Kosmetika beurteilt. Die
Projektergebnisse wurden in Brüssel der
Europäischen Kommission vorgestellt,
um die SSbD-Bewertungsmethoden zukünftig
zu verbessern und praxistauglicher
gestalten zu können. Im Folgenden
werden zwei weitere SSbD-Projekte des
Institutes näher erläutert. W
„Wundermaterial“ Graphen
Sichere und umweltfreundliche
Kommerzialisierung von Produkten
André Geim und Konstantin Novoselov
entwickelten 2004 eine
simple Methode zur Herstellung
einlagiger Schichten von Kohlenstoffatomen
aus Graphitpulver mittels Klebestreifen.
Dafür erhielten die beiden
2010 den Nobelpreis in Physik. Dieses als
Graphen bezeichnete, zweidimensionale
(2D) und nur etwa 0,3nm dünne Material
weist herausragende Eigenschaften auf
und weckte rasch das Interesse von Forschung
und Industrie. Zu diesen besonderen
Eigenschaften des „Wundermaterials“
gehören etwa das sehr geringe
Gewicht, die Flexibilität und Transparenz,
die wesentlich höhere Zugfestigkeit als
Stahl sowie die gute Leitfähigkeit für
Elektrizität und Wärme. Die möglichen
Einsatzgebiete sind demnach vielfältig
und reichen von der Elektronik, Photonik,
Sensor- und Umwelttechnik, Energiegewinnung
und -speicherung, Biomedizin
und Messtechnik bis hin zu Verbundmaterialien,
die auch für Konsumprodukte
wie etwa Sportartikel verwendet werden
können. Auch die Europäische Union hat
das enorme Potenzial von Graphen erkannt
und mit dem durch das „Horizon
Europe“ Forschungsprogramm finanzierte
„Graphene Flagship“555-Projekt
2013 die größte europäische Initiative
zur Förderung von Forschung und Entwicklung
im Bereich von Graphen und
anderen 2D-Materialien gestartet.
Kartusche für Haushaltswasserfilter mit
Membranen aus einem Polymer-Graphenoxid-
Verbundmaterial, entwickelt von der Firma
Medica SpA (Italien).
Unerlässlich für eine erfolgreiche
Kommerzialisierung von Graphen beziehungsweise
von graphenbasierten
Produkten ist jedoch eine umfassende
Risikoabschätzung, damit die Sicherheit
für Mensch und Umwelt gewährleistet
wird. Die Kenntnis über regulatorische
Voraussetzungen für eine Zulassung von
graphenbasierten Produkten ist hierfür
entscheidend. Dem widmete sich das
Teilprojekt „SafeGraph“ der „Graphene
Flagship“-Initiative anhand von Anwendungsbeispielen
aus den Bereichen Luftfahrt,
Wasserfilter, tragbarer Elektronik
(E-Textiles) und Sensortechnik. Das Institut
für Abfall- und Kreislaufwirtschaft befasste
sich als Projektpartner einerseits
mit regulatorischen Fragestellungen im
Zusammenhang mit dem Zulassungsverfahren
als Lebensmittelkontaktmaterial
von graphenbasierten Wasserfiltern für
den Haushaltsgebrauch und andererseits
mit den „End of Life“-Aspekten von Materialien
in der Flugzeugtechnik und von
textilintegrierten elektronischen Komponenten
auf Basis von Graphen. Des
Weiteren wurden Expositionsszenarien
für graphenbasierte Produkte näher ausgearbeitet.
Die Ergebnisse des Projekts
resultierten in einer Roadmap, in der
regulatorische Voraussetzungen für eine
Marktzulassung sowie Resultate aus der
Risikoabschätzung dargestellt wurden,
um den Weg für eine Kommerzialisierung
sicherer und nachhaltiger graphenbasierter
Produkte zu erleichtern. W
GRAPHENE FLAGSHIP /JULIANE HAERENDEL
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