Kompostierbare Displays Gedruckte Mini-Bildschirme: nachhaltig und flexibel

Elektrogeräte müssen gesondert entsorgt werden. Doch eine neuartige Bildschirm-Version könnte man einfach kompostieren: Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie haben die biologisch abbaubaren Displays für eine nachhaltigere Elektronik entwickelt.

Karlsruhe – Elektronik ist Alltag. Waren Computer und Fernseher noch vor wenigen Jahrzehnten lediglich in der eigenen Wohnung vorhanden – wenn überhaupt – so trägt heute nahezu jeder sein internetfähiges Smartphone mit hochauflösendem Touchscreen mit sich herum. In den kommenden Jahren drohen die zunehmende Verwendung elektronischer Geräte in Gebrauchsgegenständen sowie neue Technologien im Zusammenhang mit dem Internet der Dinge, die Produktion von Elektronikschrott zu erhöhen. Eine umweltfreundlichere Produktion und ein nachhaltigerer Lebenszyklus sind gefragt, um Ressourcen zu sparen und Abfallmengen zu minimieren.

Wissenschaftlern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ist es erstmalig gelungen, Displays zu produzieren, deren Bioabbaubarkeit von unabhängiger Seite geprüft und bestätigt wurde. „Mit unserer Entwicklung konnten wir zum ersten Mal zeigen, dass es möglich ist, nachhaltige Displays aus überwiegend natürlichen Materialien mithilfe industriell relevanter Fertigungsmethoden herzustellen“, sagt Manuel Pietsch, Erstautor der Publikation und Forscher des Lichttechnischen Instituts (LTI) des KIT am Innovation Lab in Heidelberg. „Die Displays tragen nach Gebrauch daher nicht zum Elektroschrott bei, sondern können im Gegenteil kompostiert werden. Dies könnte in Kombination mit Recycling und Wiederverwendbarkeit dazu beitragen, einige der Umweltauswirkungen von Elektroschrott zu minimieren oder ganz zu verhindern.“

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Displays aus dem Tintenstrahldrucker

Die Funktion des kompostierbaren Displays basiert auf dem so genannten elektrochromen Effekt des verwendeten organischen Ausgangsmaterials. Legt man daran eine Spannung an, führt das zu einer veränderten Aufnahme von Licht und damit zu einer Farbänderung im Material. Elektrochrome Displays zeichnen sich gegenüber kommerziell erhältlichen Displays, wie LEDs, LCDs und E-Paper, durch einen geringen Energieverbrauch und eine simple Bauteilarchitektur aus. Ein weiterer Vorteil: Diese Displays lassen sich im Tintenstrahldruckverfahren herstellen und ermöglichen dadurch eine maßgeschneiderte, kostengünstige und materialeffiziente Produktion. Außerdem ist dieses Verfahren auch für skalierende Prozesse mit hohem Durchsatz geeignet.

Die verwendeten Materialien sind hauptsächlich natürlichen Ursprungs oder biokompatibel. Durch die Versiegelung mit Gelatine wird das Display außerdem adhäsiv und anpassungsfähig und lässt sich dadurch z.B. direkt auf der Haut tragen.

Für Diagnostik und Lebensmittelverpackungen

Das Display ist generell für eher kurzlebige Anwendungen ausgelegt, etwa als Anzeige für Sensoren in der Medizin. Bei diagnostischen Anwendungen, bei denen die Hygiene eine wichtige Rolle spielt, müssen die Sensoren zusammen mit deren Anzeigen nach jeder Anwendung aufwändig gereinigt oder entsorgt werden. Das neu entwickelte Display würde hierbei keinen Elektroschrott verursachen, sondern kann einfach kompostiert werden.

Auch im Bereich von Verpackungen für Lebensmittel, die nicht wiederverwendet werden dürfen, könnte man das Display als kompakte Anzeige für qualitätsüberwachende Sensoren nutzen, etwa um den Haltbarkeitszustand des Produktes anzuzeigen. Das digitale Druckverfahren ermöglicht es zudem, das Display individuell an Personen oder komplizierte Formen anzupassen, ohne dass eine teure Prozessumgestaltung nötig ist.

Originalpublikation: Manuel Pietsch, Stefan Schlisske, Martin Held, Noah Strobel, Alexander Wieczorek, Gerardo Hernandez-Sosa: Biodegradable inkjet-printed electrochromic display for sustainable short-lifecycle electronics, Journal of Materials Chemistry, DOI: 10.1039/d0tc04627b

* R. Link, Karlsruher Institut für Technologie, 76344 Eggenstein-Leopoldshafen

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