Auf der Suche nach dem grünen Board

Stand-Up-Paddling macht Spaß, ist gesund und liegt im Trend – nur die dafür verwendeten Bretter sind nicht gerade umweltfreundlich. Das soll sich schon bald ändern: Das Projekt ecoSUP des Fraunhofer WKI-Instituts nimmt Kurs in Richtung Nachhaltigkeit.

Wenn man Christoph Pöhler nach der Faszination des Stand-Up-Paddlings (SUP) fragt, muss der junge Mann nicht lange überlegen. „Während du von einem Kajak aus stets eine Spiegelung siehst, hast du durch die hohe Position beim SUP einen ganz anderen Einblick in die Unterwasserwelt. Und mich interessiert immer: Sind da Fische? Wächst da was?“, beschreibt der begeisterte Taucher, was für ihn den besonderen Reiz des Stehpaddelns ausmacht. Auch der Blick vom Braunschweiger Okerumflutgraben in die Gärten und auf die Jugendstilvillen sei vom SUP-Board aus nicht der schlechteste, ergänzt Pöhler, der es genießt, bei schönem Wetter nach Feierabend auf dem Brett zu entspannen und beim gemächlichen Paddeln den Kopf freizubekommen – am liebsten auf dem idyllischen Oker-Abschnitt von Wolfenbüttel nach Braunschweig. Und dann ist da natürlich noch der Gesundheitsaspekt, der auch nicht zu unterschätzen ist und sicherlich keinen geringen Anteil an der Erfolgsgeschichte der Trendsportart hat. „Du trainierst damit deinen ganzen Körper“, weiß der Wassersportfan aus seinen eigenen Erfahrungen.

© Fraunhofer WKIChristoph Pöhler ist fasziniert vom Stand-Up-Paddling.

Pöhlers Beziehung zum Stand-Up-Paddling ist mittlerweile allerdings nicht mehr nur auf die Freizeit beschränkt. Das Brett, das für ihn die (Unterwasser-)Welt bedeutet, dient ihm längst auch als Forschungsobjekt. Im Fraunhofer-Institut für Holzforschung, Wilhelm-Klaudnitz-Institut WKI am Bienroder Weg arbeitet der 30-Jährige am SUP-Board der Zukunft. Während die derzeit verwendeten Bretter – die festen wie die aufblasbaren – ebenso wie Surfboards aus Kunststoffen wie Epoxidharz, Polyesterharz oder Polyvinylchlorid (PVC) bestehen, entwickelt er mit seinem wissenschaftlichen Team einen Materialmix, der die gleichen positiven Eigenschaften besitzen soll, dabei aber deutlich nachhaltiger daherkommt. „Die derzeit eingesetzten Leichtbaumaterialien sind noch ziemlich alternativlos und bestehen aus erdölbasiertem Kunststoff mit einem synthetischen Gewerbe“, erklärt Pöhler den gegenwärtigen Stand der Forschung, den er gern vorantreiben möchte.

© Fraunhofer WKIIn der Holzwerkstatt des Fraunhofer-WKI arbeitet Christoph Pöhler an einem ehemaligen Rotorblatt einer Windkraftanlage. Das Balsaholz daraus wird für das ecoSUP weiterverwertet.

Sandwich aus nachwachsenden Rohstoffen

Seit Januar 2019 ist Pöhler Doktorand am WKI, für seine Dissertation beschäftigt er sich seither mit dem Langzeitverbund von faserverstärkten Kunststoffen und Holz. „Dabei habe ich festgestellt, dass es eigentlich auch sehr gute Naturmaterialien gibt, die man einsetzen könnte“, sagt er. Sein Förderantrag, ein Leichtbaumaterial auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen zu entwickeln, wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) bewilligt. Während der Sondierungsphase hatte er dann ein Jahr lang Zeit, um beispielsweise zu recherchieren, wie sich die patentrechtliche Situation gestaltet und welche potenziellen Partner infrage kommen. Seit März 2021 befindet sich das Projekt mit dem Namen ecoSUP nun in der Machbarkeitsphase. „Von da an durfte ich richtig loslegen und fleißig untersuchen und entwickeln“, beschreibt der Bauingenieur, der an der TU Braunschweig ausgebildet wurde, den gegenwärtigen Projektfortschritt.

© Christoph Matthies / BSMIn Corona-Zeiten auch per Video-Call: Fraunhofer-Wissenschaftler Christoph Pöhler demonstriert sein Leichtmaterial-Sandwich aus Holzschaum und naturfaserverstärktem Biokunststoff.

Das ecoSUP wird, so viel ist jetzt schon klar, aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen und in „Sandwich-Bauweise“ daherkommen. Das Innere dieses Sandwichs besteht aus Balsaholz, das nicht zu diesem Zweck gerodet, sondern aus ausgedienten Rotorblättern von Windkraftanlagen recycled wird. Das extrem leichte Holz wird in Form eines Holzschaumes, auf den das WKI das Patent besitzt, zum Kern des nachhaltigen Boards. Vorteil des Schaumes ist es, dass die Dichte – und damit das Gewicht – im Vergleich zu unverarbeitetem Balsaholz noch einmal merklich gesenkt werden kann. Und genau darum geht es bei Leichtbaumaterialien ja zu einem nicht unerheblichen Teil. Ein hohes Gewicht besitzt für Pöhler hingegen die ökologische Verträglichkeit. „Der Holzschaum entsteht durch einen chemischen Prozess, für den ein bestimmtes Protein genutzt wird. Das Interessante daran ist, dass wir auf diese Weise keinen Klebstoff mehr brauchen, weil der Schaum durch die dem Holz eigenen Bindekräfte zusammenhält“, verweist der Projektleiter auf einen weiteren wichtigen Umweltschutz-Aspekt des rein holzbasierten Produkts.

© Christoph PöhlerQuerschnitt durch das Sandwich-Element des ecoSUP.

Inspiration in der Südsee

Außer dem Kern soll auch die Außenhülle des SUP-Boards dem Anspruch auf Umweltverträglichkeit und Nachhaltigkeit gerecht werden. Hier soll ein naturfaserverstärkter Biokunststoff zum Einsatz kommen, der auf nachwachsenden Rohstoffen basiert, aber die Struktur von erdölbasierten Materialien imitiert. „Innerhalb der Machbarkeitsphase schauen wir gerade, wie hoch wir den Bioanteil bekommen. Natürlich wollen wir da möglichst auf 100 Prozent kommen, das ist unser Anspruch“, erklärt Pöhler. Als natürliches Gewebe, das in dieses biobasierte Polymer eingegossen wird, soll Flachs zum Einsatz kommen. „Flachsfasern eignen sich einfach super, weil sie unter den Naturfasern mit die höchsten mechanischen Eigenschaften haben, zum Beispiel eine hohe Zugfestigkeit und ein hohes Elastizitätsmodul“, gewährt der Wissenschaftler einen Einblick in die Vorteile des Materials. Zudem gäbe es große Anbauflächen in Frankreich, den Niederlanden und der Schweiz, was für die Produktion relativ kurze Wege bedeute.

© Fraunhofer WKIGewebe aus Flachsfasern, das zur Verstärkung in die äußere Schicht des ecoSUP eingebracht wird.

Ökologisch biete ein solcher, im besten Fall kompostierbarer Verbundstoff einen großen Mehrwert, betont der Entwickler des ecoSUP – gerade im Vergleich mit synthetischen Materialien wie etwa Carbonfasern, für die es noch keinerlei Verwertungskonzept gebe. Hinsichtlich deren positiver Materialeigenschaften glaubt der Forscher, dass „Pflanzenfasern das in vielen Anwendungen genauso gut hinkriegen. Man muss es nur ein bisschen anders aufbauen, und man muss es wollen.“

Als Pöhler zwischen seinem Masterabschluss und dem Beginn seiner Doktoranden-Stelle auf einer Südsee-Insel Urlaub machte, begegnete ihm auf einem Ausflug mit einem geliehenen SUP-Board ein großer Müllteppich. Zwischen alten Flipflops und Waschmittelflaschen schwammen auch Reste von einem alten Surfbrett. „Da habe ich schon nach unten geschaut und gedacht: Was wird eigentlich mal aus dem Brett, auf dem ich gerade stehe, ohne die nötige Infrastruktur zur Abfallbehandlung?“ Der Gedanke, ein Brett aus alternativen und abbaubaren Materialien herzustellen, sei von diesem Moment an nicht mehr weit gewesen, berichtet der gebürtige Peiner von seiner Inspiration fernab der Heimat.

Vielzahl an Verwendungsmöglichkeiten

Zwar gebe es schon heute Bretter, bei denen teilweise mit Flachsfasern gearbeitet werde, berichtet Pöhler. Diese hätten aber durchaus eine Tendenz zum Greenwashing, „denn wenn man nur eine Lage substituiert, hat man nicht wirklich viel gewonnen. Das ist zwar schon ganz nett, und natürlich sieht es im Marketing gut aus, dass man nachwachsende Rohstoffe einsetzt. Aber es war noch keiner wirklich mutig und hat das ganze Produkt neu gedacht. Deshalb war ich froh, dass ich auch in der Industrie auf offene Ohren gestoßen bin.“ Einen exklusiven Vertrag gibt es aber nicht. Das Material soll nach seiner Entwicklung möglichst breitflächig eingesetzt werden und allen offenstehen.

© Fraunhofer WKIAm Computer nimmt das ecoSUP bereits konkrete Formen an.

Pöhler kann sich für das nachhaltige Leichtbaumaterial auch ganz andere Verwendungsmöglichkeiten vorstellen. Als Kabinenaufbau bei einem Camper-Van oder in Booten zum Beispiel, in Zügen oder auch als Wärmedämm-Verbundsystem im Bauwesen. Als Pilotprojekt eigne sich das SUP-Board allerdings perfekt, findet er, weil ein solches im Einsatz UV-Strahlung, Feuchtigkeit, verschiedenen Temperaturen und mechanischer Belastung ausgesetzt ist: „Entsprechend gut zeigt diese Anwendung, was das Material kann und empfiehlt es auch für andere Bereiche.“ Zunächst liegt Christoph Pöhlers Fokus aber ganz klar auf dem ecoSUP. Schon Ende 2022, glaubt er, könnte er auf „seinem“ Brett aus dem nachhaltigen Sandwich-Element die Oker entlang paddeln – und mit gutem Gewissen die Seele baumeln lassen.

Text: Christoph Matthies, 07.07.2021