Alles begann damit, dass ein schwedisch-deutsches Forschungsteam an DESYs Röntgenlichtquelle PETRA III die Methode optimierte, aus Nanocellulose stabile Holzfäden zu spinnen. Es war das erste Mal, dass die mechanischen Eigenschaften von Cellulose-Nanofibrillen auf eine Faser übertragen werden konnten.  Zusammen mit Stephan Roth, Beamline-Manager bei DESY und Professor an der KTH Stockholm, analysierte das Forschungsteam die Struktur der ultrastarken Superfasern. „An Anwendungsmöglichkeiten dachte ich zuerst gar nicht.  Aber an diesem Punkt begann ich, mir über Nachhaltigkeit Gedanken zu machen. Ich überlegte, welche Plastikprodukte man durch Papier und andere Celluloseprodukte ersetzen könnte.“ Roth wusste um das Potenzial und ging in der Theorie sogar so weit, dass mit dem Biomaterial zukünftig Bauteile aus dem 3D-Drucker gefertigt oder Solarzellen einfach aufgesprüht werden könnten.

„Wir wollten bei der Funktionalisierung der Faser als erstes zeigen, dass wir einen Beitrag im Baubereich liefern können“, sagt Stephan Roth. „Und so kamen wir auf ‚Sunny Cellulose‘, eine Sonnenblende: Ich benutze nachhaltiges Material, um damit nachhaltig Energie zu erzeugen. Durch Solarzellen. An diesem Punkt sind wir gerade.“ Die gute Nachricht: „Eine Firma hat bereits erstes Testgewebe hergestellt.“

Kurzer Exkurs: Was sind diese Cellulose-Nanofibrillen (CNF) eigentlich? Die aus Holz gewonnenen Fibrillen sind ungefähr 10.000-mal dünner als ein menschliches Haar. Der Schlüssel für ihre Superkräfte liegt in ihrer besonderen Ausrichtung. Bezogen auf ihr Gewicht sind die Fasern die stärksten Biofasern der Welt; leicht und fest zugleich. Sie dienen als Ausgangsmaterial, um daraus Schichten und Fäden zu generieren. Werden CNF gesprüht, lassen sich ultradünne und ultraglatte Filme generieren. In weiteren Prozessen können diese biobasierten Schichten durch Beimischungen modifiziert, also für spezifische Anwendungen maßgeschneidert werden. Auch drei Jahre nach der ersten Herstellung an PETRA III gelten die Fasern noch immer als das stärkste Biomaterial der Welt.

Was kann dieses Biomaterial noch, wie und wo könnte es überall eingesetzt werden? „Für Verpackungen oder als verstärkendes Material in Kompositwerkstoffen. Außerdem für kratzfeste Schutzschichten und anderweitig funktionalisierte Oberflächen. Aber auch in der Medizin: als Wundverband oder als Trägersubstanz für Medikamente.“ Deshalb müssen im nächsten Schritt Eigenschaften wie Festigkeit, Belastbarkeit, Lebensdauer und das Verhalten mit Wasser erforscht werden. „Ferner wollen wir ausprobieren, ob wir die Fasern auch aus recyceltem Material herstellen können. Derzeit werden frisch gefällte Bäume, Birken aus Schweden, für die Versuche verwendet, die aber immer wieder nachgepflanzt werden“, sagt Stephan Roth, der eine ganz klare Vorstellung von Nachhaltigkeit für seine Forschungsprojekte hat: „Für mich bedeutet das: geringer Materialeinsatz und die Benutzung nachwachsender Rohstoffe.“ 

Einen konkreten Zeitplan hat der DESY-Wissenschaftler auch: „Wir befinden uns in der Testphase. Deshalb brauchen wir Leuchtturmprojekte mit der Industrie wie ‚Sunny Cellulose‘. In ungefähr 30 Monaten möchte ich eine funktionsfähige Solarzelle aus Cellulose-Nanofibrillen haben.“ DESY-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler prüfen bereits jetzt mit verschiedenen Industriepartnern, ob sich weitere Ideen für das stärkste Biomaterial der Welt umsetzen lassen. Die Transfermöglichkeiten, gerade bei der Oberflächenbeschichtung, sind vielfältig und reichen von der Textilindustrie bis zur Medizintechnik. 

Noch eine gute klima- und umweltfreundliche Nachricht an dieser Stelle: Das „Sunny Cellulose“-Projekt hat eine Förderung des Bundesministeriums für Inneres, Bau und Heimat (BMI) erhalten. Projektpartner für das Hightech-Rollo ist der Bundesverband deutscher Gartenfreunde e.V..