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Englisches Original von Trevor Decker Cohen|June 8, 2021

Dieser Artikel stammt aus dem Buch „Bright Green Future“, das eine globale Renaissance der von Menschen betriebenen Lösungen für den Klimawandel beschreibt.

Wenn wir uns nur auf die Vermeidung von Müll fixieren, können die Aussichten für die Umwelt entmutigend sein. Es scheint, als bräuchten wir eine Million Kampagnen, um unseren Planeten zu retten – von so einfachen Dingen wie Plastikstrohhalmen bis hin zu so komplexen Dingen wie Lithium-Ionen-Batterien. Wenn wir jedoch genauer hinsehen, stellen wir fest, dass die Ökosysteme selbst den Schlüssel zu ihrer eigenen Erhaltung in der Hand halten. Wenn wir von der Art und Weise lernen, wie Nährstoffe in natürlichen Systemen ständig abgebaut und wiederverwendet werden, finden wir überall Möglichkeiten für eine Kreislaufwirtschaft.

Ein Held im Schlamm

In natürlichen Geysiren auf der ganzen Welt – wie dem heißen Schlamm von Old Faithful – brodelt ein Lebewesen, das sich ein Zuhause geschaffen hat. Es handelt sich um ein Bakterium namens Methylocystis parvus, das sich von dem Methan ernährt, das bei der Verwesung von Pflanzen in Zeitlupe freigesetzt wird. Seit über 200 Millionen Jahren haben sich diese Organismen in einem mikroskopisch kleinen Ökosystem entwickelt, in dem die Hauptenergiequelle ein Gas ist.

Dr. Allison Pieja verbrachte Jahre in den Labors in Stanford, um zu untersuchen, wie diese Bakterien funktionieren. Sie veröffentlichte ausführlich darüber, wie sie Methan nutzen, um lange Ketten komplexer Polymere aufzubauen. Während ihres Promotionsstudiums lernte sie Dr. Molly Morris kennen, die an nachhaltigen Materialien für die Bauindustrie arbeitete. „Es stellte sich heraus, dass Mollys Arbeit Allisons Arbeit brauchte, und Allisons Arbeit brauchte Mollys Arbeit“, sagt Dr. Anne Schauer-Gimenez, die später ihrem Team beitrat.

Wenn man sich Startups in der San Francisco Bay Area vorstellt, denkt man vielleicht an einen hippen Coworking Space mit kalt gebrühtem Kaffee vom Fass und Wänden, die mit inspirierenden Zitaten von Steve Jobs tapeziert sind. Das Büro von Mango Materials ist ein wenig anders.

Die Straße endete in einer Sackgasse an der Kläranlage von Redwood City, und der Geruch war so, wie man es erwarten könnte. Anne begrüßte mich durch die Tore. Wir setzten Schutzhelme auf und gingen eine Treppe hinunter, folgten einem Netzwerk von Metallrohren zu einem Außenbereich mit riesigen Betonfässern. Es waren Bioreaktoren, die mit Hilfe von Bakterien den Abfall in eine Form zerlegen, die uns nicht krank macht. Eine andere Reihe von Rohren verband einen der Fermenter mit einer viel kleineren, zehn Fuß hohen zylindrischen Kammer. Hier, so wurde mir gesagt, geschieht die Magie.

Bild von Michael Gaida auf Pixabay

Biologisches Recycling

Methan aus dem Fermenter gelangt in die Kammer, wo es eine Kolonie hungriger Bakterien füttert. Zuerst beginnen sie sich wie verrückt zu teilen. Ihre Zahl steigt, während sie diesen neuen Lebensraum besiedeln. Dann, mit ein paar Drehungen an den Knöpfen, werden sie von ihrer Nahrungsquelle abgeschnitten. Sie gehen in den Überlebensmodus über und legen sich eine Energiereserve für später an. Diese Energiereserve besteht aus der exakten Verbindung eines extrem vielseitigen Biopolymers, einem idealen Baustein für eine Vielzahl von Kunststoffen. Das Mango-Team erntet dann die Ernte der Mikroben und lässt eine Samengruppe für die nächste Charge zurück. Aus den Mikroben extrahieren sie ein feines weißes Pulver, das sie pelletieren und dann in Kunststoffformen spritzen.

Das dabei entstehende Plastik unterscheidet sich von Plastik, wie wir es kennen. Da es sich um eine natürlich vorkommende Substanz handelt, ist sie leicht abbaubar. Während die meisten kompostierbaren Kunststoffe auf dem Markt in industriellen Kompostieranlagen verarbeitet werden müssen, können diese Polymere im Garten biologisch abgebaut werden. „Wir haben einige sehr unwissenschaftliche Studien im Hauskompost unseres CEOs durchgeführt“, sagt Anne. Noch wichtiger ist, dass sich dieses Polymer im Meer zersetzen kann. Wenn ein Tier es zufällig frisst, ist es in der Lage, es zu verdauen.

Es gibt auch viel mehr Anwendungen für diese Polymere als für die meisten existierenden biologisch abbaubaren Kunststoffe auf dem Markt. Die Bakterien können mehr als 100 verschiedene Monomere – die Bausteine von Kunststoffpolymeren – produzieren, was die Herstellung von Kunststoffen in vielen Formen ermöglicht, von Gehäusen für Elektronik bis hin zu Plastikflaschen.

Ihre Technologie schafft eine völlig neue Sichtweise auf das Recycling. Selbst wenn Ihre Bio-Kunststoffflasche auf der Mülldeponie landen würde – wenn diese Deponie an eines der Mango-Systeme angeschlossen wäre – würde sie sich zurück in Methan zersetzen. Dort könnte es aufgefangen und in eine andere Plastikflasche zurückverwandelt werden. Im Grunde handelt es sich um ein biologisches Recyclingsystem, das uns dabei helfen könnte, Mülldeponien nicht als Endstation für unsere Produkte zu betrachten, sondern als deren Anfang. Standorte nicht für Abfall, sondern für Wertschöpfung.

Mango stellt sich einen neuen Ansatz für die Infrastruktur vor, der deutlich weniger kapitalintensiv ist. Anstatt riesige Plastikfabriken zu errichten, will Mango mobile Module lizenzieren, die an jede Methanquelle angeschlossen werden können und sofort zu produzieren beginnen. Stellen Sie sich vor, jede Stadt hätte ihre eigene Quelle für extrem vielseitige Materialien, hergestellt aus dem süßen Nektar wohlwollender Bakterien. Das ist ein rosiger Traum, verglichen mit der Abhängigkeit von den konzentrierten Nebenprodukten der Petrochemie, die über plastikverseuchte Meere verschifft werden.

Mango nutzt die Biologie, um die Art und Weise, wie wir Dinge herstellen, neu zu gestalten. Das nennt man einen „Biokreislauf“. Aber nicht alle industriellen Systeme, die die Art und Weise kopieren, wie die Natur Materialien regeneriert, müssen die Biologie nutzen. Es gibt einen weiteren Kreislauf, der mit künstlichen Mitteln das tut, was natürliche Nährstoffkreisläufe so gut können. Der Architekt William McDonough und der Chemiker Michael Braungart, die Autoren des Buches „Cradle-to-Cradle“, das die Vision einer Kreislaufwirtschaft populär gemacht hat, haben ihn „Technozyklus“ genannt. Der „Technozyklus“ umfasst grundsätzlich alle hergestellten Produkte, die nicht von der Natur abgebaut werden können. Diese Materialien sind langlebig und oft giftig, wie Schwermetalle. Wenn sie in der Natur landen, sind sie das, was wir als Umweltverschmutzung bezeichnen.

Es ist jedoch möglich, Wege zu finden, sie sicher abzubauen. Anstatt sie unsere Umwelt zerstören zu lassen, können wir sie im Kreislauf halten, wo sie einen Wert schaffen, anstatt sie zu zerstören. Um zu sehen, wie das aussehen könnte, wenden wir uns jetzt dem am schnellsten wachsenden Abfallstrom auf unserem Planeten zu

Die dunkle Seite von Moores Gesetz

Während es auf der Vorderseite glänzt und glatt ist, hat unsere Tech-Industrie auf der Rückseite ein Monster geschaffen. Jedes neue Gerät wirft Millionen älterer Modelle in die Tonne. Ausrangierte Elektronik wird kistenweise in Entwicklungsländer verschifft, wo ihre giftigen Bestandteile ganze Stadtteile vergiften können. In Bangladesch tauchen Kinder Leiterplatten in offene Säurebottiche, um an das darin enthaltene Kupfer und Gold zu gelangen. Im Kongo bauen Warlords mit Hilfe von Sklavenarbeit das Kobalt ab, das die weltweite Batterieproduktion versorgt.

Nachdem er den Dokumentarfilm Ghana: Digital Dumping Ground“ sah Peter Holgate, wie seine Karriere in der Technik zu den Schattenseiten von Moore’s Law beitragen könnte. Er wurde inspiriert, nicht um das neueste Gadget zu entwickeln, sondern um herauszufinden, was mit diesen Gadgets zu tun ist, wenn sie durch das nächste große Ding unterbrochen werden.

Anstatt zu versuchen, eine neue Technologie von Grund auf zu erfinden, vermutete er, dass die Werkzeuge zur Lösung des Problems bereits vorhanden sein könnten. Er stolperte über ein seltsames Gerät, das für einen ganz anderen Zweck gebaut worden war. Zu dieser Zeit stand es im Zelt einer Firma für Umweltsanierung. Es handelte sich um eine Maschine, die aus einer 13 Fuß langen Stahlstange bestand, die von Elektromagneten umgeben war. Es ist „im Grunde eine riesige Stimmgabel“, die ursprünglich gebaut wurde, um „buchstäblich das Gold aus den Abraumhalden einer Mine mit Hilfe von Schallenergie herauszuschütteln.“

Harmonie in der Maschine

Diese Schallmaschine ist außerordentlich effizient bei der Trennung von Materialien, insbesondere im Vergleich zum Schmelzen – der Hauptmethode zur Rückgewinnung von Metallen aus unserer ausrangierten Elektronik. Beim herkömmlichen Recycling wird alles in einem Lichtbogen-Plasmaofen eingeschmolzen, was eine enorme Menge an Energie erfordert, die oft durch das Verbrennen von Kohle erzeugt wird. Im Gegensatz dazu trennt die Stimmgabeltechnologie die Materialmischung in einer Leiterplatte durch die Nutzung der sogenannten „harmonischen Resonanz“.

„Wenn man ‚ping‘ macht, brummt die Stimmgabel und man fügt nur einen Hauch von Energie hinzu, um sie in diesem Rhythmus und Zustand zu halten, einem harmonischen Zustand.“ Aus dieser Technologie heraus gründeten Peter und seine Partner Ronin8, ein Unternehmen, das sich darauf konzentriert, ein kreisförmiges Leben für elektronische Geräte zu schaffen.

In ihrer Anlage gehen alte Laptops, Monitore und Handys ganz in den Prozess ein. Sie werden unter Wasser zerkleinert, damit kein giftiger Staub in die Luft gelangt. Die zerkleinerten Teile des Elektroschrotts werden dann in die Maschine gegeben, die eine Feinabstimmung vornimmt, um jedes Material auf der Grundlage seiner spezifischen Dichte zu trennen. Zuerst werden die Nicht-Metalle freigegeben. Schließlich erklingt jedes Metall, eines nach dem anderen, in seiner perfekten Harmonie.

Füllhorn an Metallen

„Wir haben in der meisten Elektronik bis zu 21 verschiedene Metalle gefunden. Das ist wie das gesamte Periodensystem. Selbst die Leute, die die primären Metalle zurückgewinnen – Sie wissen schon, Gold, Kupfer, Silber, Platin, Palladium – ignorieren die meisten der seltensten Elemente, wie Promethium und Wolfram“, sagte Peter. „Wir haben uns auf den Weg gemacht, um sie alle zu gewinnen.“ Derzeit erfordert der Abbau dieser Seltenerdmetalle einen intensiven chemischen Prozess, um sie aus dem Erdreich zu befreien. Oft sind sie mit radioaktiven Nebenprodukten wie Thorium verbunden, die ins Grundwasser sickern.

Der derzeitige Schmelzprozess zum Recycling von Metallen ist nicht in der Lage, diese Seltenen Erden zurückzugewinnen. Außerdem erfordert es einen hohen Energieaufwand und setzt giftige Partikel frei. „Sie erzeugen Dioxine, die dasselbe sind, was man in DDT und Agent Orange findet.“ Die beiden Hauptbestandteile des Ronin8-Prozesses sind Schall und Wasser. Nachdem die ausrangierten elektronischen Komponenten abgetrennt wurden, werden die verbleibenden Partikel durch ein feines Sieb gefiltert und das Wasser wird unbegrenzt wiederverwendet.

Peter deutete an, dass sich das Verfahren gut für das Recycling von Solarpanels eignen könnte. „Die gesamte Solarmodulindustrie starrt auf ein veraltetes Problem, ohne die Mittel, es zu lösen“, sagte er. „Die Solarpaneele, die vor 15 bis 20 Jahren gebaut wurden, sind alle überaltert und müssen abgebaut werden. Diese funktionieren unglaublich gut in unserem Sonic-System.“ Ronin8 perfektioniert derzeit seine Technologie, um Lithium-Batterien sicher und kostengünstig zu recyceln. Dies könnte dazu beitragen, das drohende Schreckgespenst der Millionen von gebrauchten Elektroauto-Batterien, die jedes Jahr auf der Welt anfallen werden, zu bekämpfen.

Das Unternehmen möchte auch den Menschen in den Entwicklungsländern eine Chance geben, die dort leben, wo dieser Abfall durch die Maschen fällt. Sie stellen sich vor, dass ihre Technologie in einen Schiffscontainer passen könnte. „Anstatt dass irgendein Kind das Plastik wegschmelzen muss, um an das Kupfer zu kommen, haben Sie eine einfache, leichte Möglichkeit, die beiden zu trennen.“ Das könnte Menschen überall auf der Welt die Möglichkeit geben, komplexe Abfälle sicher in ein Füllhorn nützlicher Materialien zu verwandeln.

Bild von Michael Gaida auf Pixabay

Demontagelinie

In der Natur fallen Blätter und Äste in Bäche und landen weit weg von ihren Ursprungsorten. Aber sie verschmutzen ihre neue Umgebung nicht. Natürliche Systeme sind geschickt darin, Laubabfälle in Nahrung, Fruchtbarkeit und neues Leben zu verwandeln. In unserer modernen Wirtschaft geht es nicht um Äste und Blätter, sondern um Leiterplatten und Kupferdrähte. Das Material mag anders sein, aber unsere Herangehensweise und Intention im Umgang mit ihnen sollte der Natur nachempfunden sein. Unser Ziel sollte es sein, jedem, wo auch immer er sich befindet, die Möglichkeit zu geben, aus dem Problem, das früher als Verschmutzung bekannt war, einen Wert zu schaffen.

Wir haben die letzten 100 Jahre damit verbracht, das Fließband zu perfektionieren. Jetzt ist es an der Zeit, das Demontageband zu perfektionieren. Die Natur ist in der Lage, extrem komplexe Strukturen zu nehmen und sie in die Teile zu zerlegen, die für die nächste Generation benötigt werden. Für alles, was wir erschaffen, brauchen wir eine effiziente Lösung, um es zu zerlegen und wieder in die Teile zu zerlegen, aus denen es entstanden ist. Auf diese Weise können wir Werte aus dem Nichts schaffen, die Umwelt vor giftigen Chemikalien schützen und die Erschöpfung unserer wertvollen natürlichen Ressourcen vermeiden.

Weitere Geschichten wie diese finden Sie in Trevors neuem Buch „Bright Green Future“. (Englisch)

Webseite von Mango Materials

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