Vom Meeresgrund ins Flugzeug: Magnesiumschaum aus marinen Rohstoffen

Forschende des Helmholtz-Zentrums Hereon haben einen ultraleichten Metallschaum aus Magnesium und gemahlenem Austernschalenpulver entwickelt, der ohne giftige Zusatzstoffe auskommt. Das Material ist vollständig recycelbar und könnte künftig in Flugzeugen, Schiffen und Schutzausrüstung eingesetzt werden.

Bild: Helmholtz-Zentrum Hereon/Rabea Osol

Forschende des Helmholtz-Zentrums Hereon haben erstmals einen Magnesiumschaum hergestellt, der ausschließlich aus natürlichen, marinen Rohstoffen besteht. Das Material kommt ohne giftige Zusatzstoffe aus und ist vollständig recycelbar. Die Ergebnisse wurden kürzlich im Fachjournal Discover Materials veröffentlicht.

Leicht und belastbar zugleich

Für die Luftfahrt zählt jedes Gramm. Leichte Materialien senken den Treibstoffverbrauch und damit die Betriebskosten und Emissionen. Gleichzeitig müssen Bauteile robust genug sein, um Erschütterungen, Stöße und Vibrationen standzuhalten. Genau hier liegt die Stärke des neuen Werkstoffs: Seine innere Porenstruktur macht ihn besonders formbar und sorgt dafür, dass er Energie effizient aufnehmen kann. Das ist etwa bei Dämpfungselementen oder Schutzverkleidungen im Flugzeugbau gefragt, wo geringes Gewicht und hohe Belastbarkeit gleichermaßen gefordert sind. Darüber hinaus sehen die Forschenden Einsatzmöglichkeiten im Schiffsbau sowie in Schutzausrüstung wie Sicherheitswesten und Protektoren.

Ein weiterer Vorteil gegenüber herkömmlichen Leichtbauwerkstoffen: Bei der Herstellung werden keine giftigen Chemikalien benötigt. Das macht den gesamten Produktionsprozess deutlich verträglicher, sowohl für die Umwelt als auch für die Menschen, die damit arbeiten.

Austernschalen als Treibmittel

Die Herstellung des Schaums beginnt mit einem ungewöhnlichen Ausgangsstoff: gemahlenem Austernschalenpulver, das als Abfallprodukt der Lebensmittelindustrie in großen Mengen anfällt und bislang meist deponiert wird. Das Pulver wird in einem Schmelzofen in eine flüssige Magnesium-Calcium-Legierung eingerührt. Da Austernschalen überwiegend aus Kalk bestehen, setzt das Pulver unter hohen Temperaturen Kohlendioxid frei. Die entstehenden Gasblasen bleiben in der zähflüssigen Schmelze eingeschlossen und formen beim Abkühlen die charakteristische Porenstruktur des Schaums.

Auch bei der Frage, was mit dem Material nach seinem Einsatz passiert, haben die Forschenden mitgedacht. Alle verwendeten Rohstoffe lassen sich aus dem Meer gewinnen: Magnesium und Calcium fallen als Nebenprodukte bei der Meerwasserentsalzung an, die Austernschalen stammen aus der Lebensmittelproduktion. Laborversuche zeigten zudem, dass sich der Schaum in künstlichem Meerwasser auflöst, ohne dabei schädliche Stoffe freizusetzen. In der Praxis dürfte das Material aber eher eingeschmolzen und als neue Legierung wiederverwendet werden. Geplant sind außerdem Versuche mit recycelten Kohlenstofffasern, die den Schaum stabilisieren und die Porenstruktur weiter verbessern sollen.

Quelle: https://www.hereon.de/communication_media/news/120873/index.php.de