Ob Smartphone, Computer oder elektronisches Spielzeug: In fast jedem Gerät steckt eine Leiterplatte. Sie verbindet die elektronischen Bauteile miteinander und sorgt dafür, dass das Gerät funktioniert.

Das Problem: Herkömmliche Leiterplatten bestehen meist aus Glasfasern und erdölbasiertem Kunstharz. Dadurch sind sie stabil und hitzebeständig, lassen sich aber nur schwer recyceln.

Forschende der TU Bergakademie Freiberg haben nun eine mögliche Alternative entwickelt. Ihre Leiterplatte besteht zu einem großen Teil aus Pilzmyzel und ist biologisch abbaubar.

Aus einem Abfallprodukt wird ein neuer Werkstoff

Für die neue Leiterplatte nutzt das Forschungsteam das Myzel des Pilzes Aspergillus niger. Myzel ist das feine, fadenförmige Geflecht eines Pilzes.

Das Besondere daran: Der verwendete Rohstoff fällt bereits bei der industriellen Herstellung von Zitronensäure als Reststoff an. Normalerweise müsste diese Biomasse entsorgt werden. Die Forschenden bereiten sie stattdessen auf und stellen daraus ein festes, kunststoffähnliches Material her.

Dazu wird das Pilzmyzel getrocknet, zu Pulver verarbeitet, in Form gebracht und anschließend an der Luft getrocknet. So entsteht eine etwa fünf Millimeter dicke Platte.

Elektronische Bauteile funktionieren auf der Pilzplatte

Auf den Platten konnten die Forschenden Leiterbahnen und elektronische Bauteile anbringen. Dabei nutzten sie unter anderem ein Druckverfahren, ein übliches Ätzverfahren und manuelles Löten.

Die Tests im Labor zeigen, dass das Material mechanisch belastbar und ausreichend hitzebeständig ist. Für einfache elektronische Anwendungen könnte es deshalb schon heute geeignet sein.

Denkbar wären beispielsweise:

• Umweltsensoren,
• elektronisches Spielzeug,
• kurzlebige Elektronikprodukte,
• einfache Prototypen,
• Geräte mit niedrigen elektrischen Frequenzen.

An die Leistung einer herkömmlichen Leiterplatte kommt das Material allerdings noch nicht vollständig heran. Vor einem Einsatz in größeren Stückzahlen muss es deshalb weiterentwickelt und nach geltenden Industriestandards geprüft werden.

Eine wichtige Aufgabe ist dabei, die Wasseraufnahme des Materials zu verringern.

Bauteile könnten wiederverwendet werden

Die neue Leiterplatte trägt den Namen „AnimatPCB“. Nach Angaben des Forschungsteams könnte das Trägermaterial am Ende seiner Nutzung biologisch abgebaut oder in Wasser aufgelöst werden.

Elektronische Bauteile wie Transistoren sollen sich dabei möglichst unbeschädigt zurückgewinnen und erneut verwenden lassen. Das wäre ein wichtiger Vorteil gegenüber vielen heutigen Leiterplatten, bei denen die einzelnen Materialien nur mit hohem Aufwand voneinander getrennt werden können.

Bis zu 56 Prozent weniger CO₂

Nach den Berechnungen der TU Bergakademie Freiberg könnte das Material aus Pilzmyzel einen bis zu 56 Prozent geringeren CO₂-Fußabdruck haben als eine herkömmliche Leiterplatte.

„Wir haben aus einem industriellen Abfallprodukt ein hochwertiges, funktionales Material geschaffen – ohne zusätzliche fossile Rohstoffe“, erklärt Juniorprofessor Linus Stegbauer von der TU Bergakademie Freiberg.

Der geringere CO₂-Fußabdruck wurde über den gesamten untersuchten Lebensweg des Materials berechnet. Beteiligt war daran auch der Wirtschaftswissenschaftler Professor Simon Glöser-Chahoud.

Elektroschrott wird weltweit zum wachsenden Problem

Die Entwicklung könnte helfen, die Menge schwer verwertbarer Elektronikabfälle zu reduzieren. Nach Angaben des „Global E-waste Monitor 2024“ entstanden weltweit im Jahr 2022 rund 62 Millionen Tonnen Elektroschrott.

Bis 2030 könnte die Menge auf etwa 82 Millionen Tonnen pro Jahr steigen. Gleichzeitig wurde 2022 weniger als ein Viertel des weltweiten Elektroschrotts nachweislich ordnungsgemäß gesammelt und recycelt.

Biologisch abbaubare Leiterplatten könnten vor allem bei Produkten sinnvoll sein, die nur kurz genutzt werden und anschließend schnell im Abfall landen.

Noch ist die Pilz-Leiterplatte ein Forschungsprojekt

Die Ergebnisse sind vielversprechend, die Entwicklung befindet sich aber noch in einem frühen Stadium. Bevor Leiterplatten aus Pilzmyzel herkömmliche Produkte ersetzen können, sind weitere Prüfungen notwendig.

Unter anderem müssen die Forschenden untersuchen, wie sich das Material bei Feuchtigkeit, längerer Nutzung und unterschiedlichen Temperaturen verhält. Auch die elektrischen Eigenschaften müssen weiter verbessert werden.

Die Entwicklung zeigt dennoch, dass sich elektronische Bauteile künftig auf Materialien aufbringen lassen könnten, die nicht dauerhaft als Kunststoffabfall zurückbleiben.