Das Thema Nachhaltigkeit spielt in vielen Bereichen des alltäglichen Lebens eine immer größere Rolle. Insbesondere die Verwendung von Einweggeschirr bildet ein bis heute nicht gelöstes Problem: In vielen Situationen (z. B. Camping, Catering, Konzerte,...) ist Einweggeschirr oft die einzig praktische Wahl. Jedes Jahr fallen ca. 370.000 Tonnen Müll durch nicht biologisch abbaubares Einweggeschirr an - allein in Deutschland (Stand: 2017, Tendenz steigend, Quelle). Als Ausweg bietet sich die Verwendung biologisch abbaubarer Materialien an. Dies wurde in der Vergangenheit auch vorgeschlagen, um z. B. Plastikverpackung einzusparen. Ziel dieses Projektes war die Entwicklung eines Einwegbechers aus Pflanzenreststoffen.
Das Material
Der erste und zugleich wichtigste Entwicklungsschritt bestand in der Auswahl eines geeigneten Materials. Unsere Wahl fiel auf Luzerne und Pilzsubstrat. Diese beiden Materialien erwiesen sich in vielerlei Hinsicht als leistungsfähig: Beide lassen sich gut formen und aushärten. Außerdem handelt es sich um abbaubare Naturprodukte, die in großen Mengen vorhanden sind.
Das Herstellungsverfahren
Um aus dem Rohmaterial eine formbare Masse zu gewinnen, haben wir mit verschiedenen Bindemitteln experimentiert. Dabei hat sich herausgestellt, dass durch Zugabe von Wasser und Stärke eine ausreichende Bindung erreicht werden kann. Im Vergleich erwies sich das Pilzsubstrat gegenüber der Luzerne als widerstandsfähiger, weswegen wir im weiteren Verlauf nur noch das Pilzsubstrat verwendet haben. Die besten Ergbenisse haben wir mit einem Verhältnis von 50 g Pilzsubstrat : 50 ml Wasser : 30 g Stärke erzielt.
Im endgültigen Fertigungsprozess wird die Masse auf eine Negativform gepresst und anschließend im Ofen gebrannt.
Die Materialzusammensetzung wurde durch mich, den Werkstattleiter der HTWD und meinen Kommilitonen entwickelt. Von diesem Schritt an setzte ich den Designprozess meines Produktes allein fort.
Testläufe
Vor der Erstellung des ersten Prototyps wurde das Verfahren im kleinen Maßstab getestet. Hierzu wurde eine Glasmurmel mit der Pilzsubstratmischung umhüllt und ausgebacken. Die gewünschte Festigkeit wurde erreicht und der Abdruck der Murmel war sehr deutlich erkennbar.
Das Design
Für die Form des Einweggeschirrs fiel meine Wahl auf einen Becher. Dieser lässt sich für viele verschiedene Lebensmittel einsetzen, z. B. Nudeln, Pommes, Obst, Churros, etc.
Der Becher hat einen ovalen Boden und weitet sich nach oben. Für den Rand experimentierte ich mit verschiedenen Wellenformen, entschied mich aber schließlich für einen glatten, abgeschrägten, Kreisrand, weil diese leichter herstellbar und stabiler ist. Durch den ovalen Boden lässt sich der Becher besser in der Hand halten. Der kreisförmige Rand bildet hierzu einen Kontrast. Zusätzlich hat der Boden eine konkave Form, damit das Essen sich innerhalb des Bechers besser verteilen kann.
Gestaltung der Form
Nach dem Entwurf wurde ein Vormodell im Maßstab 1:1 aus Styropor hergestellt. Dieses wurde im Anschluß in Gips gefertigt. Auf dieser Negativform wird das Material geformt und ausgebacken.
Vorbereitung des Backprozesses
Um zu gewährleisten, dass sich der fertige Becher nach dem Backen vom Negativ ablösen lässt, habe ich die Gipsform mit einer Mischung aus Seife, Leinenöl und Wasser bestrichen. Nach dem Anrühren muss die Pilzsubstratmischung 30 Minuten ruhen, um genügend Wasser aufzunehmen. Danach konnte ich die Pilzsubstratmischung auf das Negativ aufbringen.
Der Backprozess
Die Vorbereitete Form wurde nun in Thermofolie gewickelt und an eine Vakuumpumpe angeschlossen. Dieser Schritt sorgt für ausreichende Pressung und Verfestigung des Materials. Anschließend wurde die Form im Ofen gebacken, und zwar:
- Start: 55°C / 131° F für 20 Minuten
- Mitte: 90° C / 194° F für 20 Minuten
- Ende: 120° C / 248° F für 30 Minuten
Nach dem Backen ließ ich mein Modell noch ca. 1 Woche auskühlen, bevor ich es vom Negativ löste.
Der finale Einwegbecher
Der fertig gebackene Becher wurde abschließend noch mit Schleifpapier behandelt, um eine glattere Oberfläche zu erzeugen.
Ich testete den Becher erfolgreich mit ein paar Früchten, Pommes und etwas Brot.
Der Becher ist aktuell noch nicht für flüssige Lebensmittel geeignet. Hierfür wäre eine biologisch abbaubare Beschichtung notwendig, die aktuell noch nicht verfügbar ist.
Anbei befinden sich noch weitere Bilder des fertigen Modells des Einwegbechers.
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