Nachhaltigkeit in der Medizinelektronik
Während elektronische Geräte ein elementarer Bestandteil des Alltags geworden sind, steigt bei ihrer Herstellung der Verbrauch kritischer Rohstoffe und der Energiebedarf kontinuierlich an. Laut der Europäischen Kommission soll mit dem European Green Deal bis 2050 ein klimaneutrales Europa mit einer wettbewerbsfähigen Wirtschaft erreicht werden, weshalb es neue Ansätze braucht, die Nachhaltigkeit nicht erst am Ende eines Produktlebenszyklus betrachten, sondern bereits in der Entwicklungsphase berücksichtigen.
Genau hier setzt das Großprojekt SUSTRONICS an. Das Konsortium aus elf europäischen Ländern entwickelt neue Technologien und Methoden, mit denen Elektronik über den gesamten Lebenszyklus nachhaltiger gestaltet werden kann. Im Mittelpunkt stehen ressourcenschonende Materialien, gedruckte Elektronik (Printed Electronics), energieeffiziente Fertigungsverfahren sowie Konzepte für Wiederverwendung, Reparatur und Recycling.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erproben die von den Herstellerinnen und Herstellern bereitgestellten Technologien in zehn Demonstratoren aus unterschiedlichen Anwendungsbereichen. Dazu zählen unter anderem medizinische Diagnostiksysteme, wie EEG, intelligente Wundauflagen oder tragbare Sensoren.
Nachhaltige Medizintechnik im Fokus des Fraunhofer IZM
Eine zentrale Rolle im Projekt spielen Zuverlässigkeitstestungen und Lebenszyklusanalysen (LCA), die das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikroelektronik IZM durchführt, insbesondere für die Demonstratoren aus der Medizin- und Diagnostiktechnik. Mithilfe wissenschaftlich fundierter Ökobilanzierungen analysieren die Forschenden rund um Fraunhofer IZM-Wissenschaftler David Sánchez den gesamten Lebenszyklus der entwickelten Produkte – von der Rohstoffgewinnung über die Fertigung bis hin zu Nutzung und End-of-Life. So können sie Hotspots, also spezifische Prozesse im Produktlebenszyklus, die sehr hohe Umweltauswirkungen haben und deren Identifizierung eine gezielte Optimierung erlauben, erkennen.
Sie konnten anhand verschiedener LCA, in denen sie sich das Global Warming Potential, die kritische Materialnutzung und Toxizität genauer anschauen, herausfinden, dass die Elektroden fast allein für die Umweltauswirkungen von Glukose-Messpflastern verantwortlich waren. Diese Ergebnisse geben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler direkt an die Entwicklungspartnerinnen und -partner zurück, sodass letztere Materialien ersetzen, Herstellungsprozesse anpassen oder Produktdesign optimieren können, noch bevor die Produkte in die nächste Entwicklungsphase übergehen. So konnte der Projektpartner Onalabs einen optischen Sensor in ein solches Messpflaster integrieren und so dessen gesamten CO₂-Fußabdruck um rund 65 Prozent reduzieren.
Dass nicht nur eingesetzte Technologien eine wichtige Rolle spielen, sondern auch die Wahl der Materialien, konnten sie für intelligente Wundpflaster zeigen: „Allein durch die Verwendung von anderen Substraten und leitfähigen Tinten, wie Thinstar und Kohlenstoff als Ersatz für Silber und den Einsatz von Recyclingmaterialien lassen sich die Umweltwirkungen der flexiblen elektronischen Module im Produkt um bis zu 95 % reduzieren, verglichen mit der Standardmaterialkombination aus PET und Silber.“, so David Sánchez aus der Umweltabteilung des Fraunhofer IZM.
Nachhaltigkeit als neuer Standard in der Produktion
Mit SUSTRONICS soll Nachhaltigkeit als fester Bestandteil in der europäischen Elektronikentwicklung etabliert werden. Die im Projekt entwickelten Methoden und Ergebnisse sollen auch über die Demonstratoren hinaus Anwendung finden und stellen eine wichtige Grundlage für Unternehmen dar, die mit ihnen Umweltaspekte systematisch im gesamten Entwicklungsprozess einbeziehen können.
Sánchez fasst zusammen: „Indem wir aussagekräftige Daten zur Ökobilanzierung bereitstellen, leistet das Fraunhofer IZM einen wichtigen Beitrag zur umweltfreundlichen Gestaltung von Elektronikprodukten, und zwar bereits ab der R&D-Phase. SUSTRONICS liefert einen ganzheitlichen Ansatz und kann als Leuchtturmprojekt für nachhaltige Kreislaufwirtschaft dienen – und das für Stakeholder aus der Industrie, Forschung und Politik.“
Quelle: idw
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