Leichtbau-Gipfel 2014

Forscher produzieren Spinnenseide im industriellen Maßstab

| Redakteur: Michael Ziegler

Prof. Dr. Thomas Scheibel, Lehrstuhl Biomaterialien, Universität Bayreuth.
Prof. Dr. Thomas Scheibel, Lehrstuhl Biomaterialien, Universität Bayreuth. (Foto: Stefan Bausewein)

Prof. Dr. Thomas Scheibel vom Lehrstuhl Biomaterialien der Universität Bayreuth stellte auf dem Leichtbau-Gipfels 2014 in Würzburg ein Material vor, das bislang wohl kaum ein Ingenieur im Werkstoff-Repertoire hat: biotechnologisch hergestellte Spinnenseide.

Bei der Entwicklung neuer Materialien hat sich die Forschung bereits oft in der Natur so manchen Trick abgeschaut. Der Faden aus dem Spinnen ihre Netze bauen, steht dabei schon länger unter Beobachtung. „Spinnenseide hat einige enorme Materialvorteile. Sie ist extrem reißfest und gleichzeitig sehr dehnbar. Außerdem ist sie gut recycelbar, löst bei Hautkontakt keinerlei Allergien aus und wirkt sogar entzündungshemmend, was für medizinische Anwendungen interessant ist“, erklärte Prof. Dr. Scheibel. Für automobile Einsatzzwecke ist jedoch vor allem die hohe Belastbarkeit interessant. „Bei der Belastbarkeit übertrifft Spinnenseide alle bekannten synthetischen Fasern“, so Scheibel. Der messbare Wert liegt bei 180 MJm-3 – je nach Spinnen- bzw. Fadenart. Zum Vergleich: Nylon 6.6 liegt bei etwa 80 MJm-3, Kevlar 49 bei um die 50 MJm-3 und Kohlefaser bei 25 MJm-3.

Zunächst musste jedoch eine Möglichkeit gefunden werden, die Seide in einem ausreichend großen Maßstab zu produzieren. Die Spinne selbst kommt dabei laut dem Professor aus Bayreuth als Produzent nicht in Frage, da sich Spinnen nicht, wie beispielsweise Seidenraupen, züchten lassen. Der Grund ist, dass Spinnen nur einzeln gehalten werden können – das wäre zu aufwendig. Den Forschern ist es jedoch gelungen eine biotechnologische Herstellung zu entwickeln. Sie haben dafür Bakterien genetisch so verändert, dass sie in ihrem Darm den Rohstoff der Spinnenseide – sogenannte Seidenproteine – produzieren. Die Bakterien befinden sich dabei in einer Flüssigkeit, die in einer entsprechenden Anlage auch in industriellem Maßstab angesetzt werden kann. Ein chemischer Impuls startet die Seidenprotein-Produktion. Für den Ernteprozess werden die Bakterien dann in einem speziellen Verfahren aufgebrochen, die Proteine extrahiert und anschließend gefriergetrocknet. Am Ende der Prozesskette kann aus diesem Rohmaterial eine Faser gewalzt werden.

Über einen konkreten Einsatz im Automobil ist man sich bisher jedoch noch nicht im Klaren. Prof. Dr. Scheibel stellt die Oberflächenveredelung von z. B. Interieur-Bauteilen in Aussicht. Hier würden sich auch die antiallergischen Eigenschafften bezahlt machen. Auch im Bereich Leichtbau gäbe es bereits erste Gespräche mit Partnern aus der Automobilindustrie, zu denen Scheibel derzeit aber noch nichts Näheres sagen darf.

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