Entwicklung eines nachhaltigen Leichtbaumaterials aus Magnesium und Muschelkalk
Wissenschaftler am Helmholtz-Zentrum Hereon haben einen neuartigen Magnesiumschaum entwickelt, der ausschließlich aus natürlichen marinen Rohstoffen besteht. Bei der Herstellung werden keine schädlichen Zusatzstoffe verwendet. Das Treibmittel bildet gemahlenes Austernschalenpulver, ein Nebenprodukt der Lebensmittelindustrie. Der so entstandene Schaum ist vielseitig im Fahrzeugbau einsetzbar und vollständig recyclingfähig. Die Ergebnisse wurden kürzlich im Fachjournal Discover Materials veröffentlicht.
Verwertung von Austernschalen als Rohstoff
Austernschalen fallen weltweit in großen Mengen als Abfallprodukt an und werden häufig entsorgt oder deponiert. Forschende des Hereon-Instituts für Material- und Prozessdesign haben eine Methode entwickelt, diese Schalen als nachhaltige Ressource zu nutzen. Dabei wird das gemahlene Austernschalenpulver in einem Schmelzofen in eine Magnesium-Calcium-Legierung eingemischt. Da die Schalen hauptsächlich aus Calciumcarbonat bestehen, reagiert das Pulver bei hohen Temperaturen zu Kohlendioxid (CO2), das Blasen in der Schmelze bildet und somit den Schaum erzeugt. Nach dem Abkühlen entsteht ein Metallschaum mit einer gleichmäßigen Porenstruktur, in deren Poren das CO2 eingeschlossen bleibt.
Nachhaltigkeit und Recycling
Das Materialkonzept fördert eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft, da alle Rohstoffe aus dem Meer stammen: Austernschalen aus der Lebensmittelproduktion, Magnesium und Calcium als Nebenprodukte der Meerwasserentsalzung. Nach Gebrauch kann der Werkstoff ins Meer zurückgeführt werden, wo er sich im Wasser auflöst. Diese Eigenschaft wurde im Labor mit künstlichem Meerwasser geprüft. Gemeinsam mit dem Institut für Umweltchemie des Küstenraumes wurde zudem die Umweltverträglichkeit untersucht. Chemische Analysen zeigten, dass bei der Rückführung keine schädlichen Stoffe freigesetzt werden, selbst wenn Verunreinigungen in den Rohstoffen vorhanden sind. In der Praxis wird das Material jedoch voraussichtlich eingeschmolzen und als neue Magnesiumlegierung wiederverwendet.
Eigenschaften und Anwendungspotenziale
Die Porenstruktur verleiht dem Magnesiumschaum besondere mechanische Eigenschaften: Er ist formbar und kann große Energiemengen absorbieren. Diese Merkmale prädestinieren ihn für den Leichtbau, insbesondere zur Dämpfung von Schwingungen und Stößen, beispielsweise in Knautschzonen von Fahrzeugen. Die Forschenden planen weitere Experimente mit unterschiedlichen Legierungen und der Zugabe von recycelten Kohlenstofffasern, um die Schaumbildung besser zu steuern und die Porenstruktur zu optimieren.
Weitere potenzielle Einsatzgebiete sehen die Wissenschaftler im Schiffbau, der Luftfahrt sowie in Schutzkleidung wie Sicherheitswesten oder Protektoren, wo geringes Gewicht und hohe Energieaufnahme entscheidend sind.
Forschung für nachhaltige Innovationen
Das Helmholtz-Zentrum Hereon widmet sich der Erforschung neuer Technologien zur Förderung von Resilienz und Nachhaltigkeit in den Bereichen Klima, Küsten und Mensch. Mit interdisziplinären Ansätzen, die experimentelle Studien, Modellierungen und künstliche Intelligenz verbinden, werden komplexe Systeme analysiert und praxisnahe Lösungen entwickelt. Das Zentrum arbeitet eng mit nationalen und internationalen Forschungsnetzwerken zusammen und unterstützt Politik, Wirtschaft und Gesellschaft beim Übergang zu einer nachhaltigen Zukunft.
Kontakt für wissenschaftliche Anfragen
- Dr. Hajo Dieringa
Abteilungsleiter Hybride Werkstoffe und Prozesse
Hereon-Institut für Material- und Prozessdesign
Telefon: +49 4152 871 955
E-Mail: hajo.dieringa@hereon.de - Jonas Isakovic
Wissenschaftler
Hereon-Institut für Material- und Prozessdesign
Telefon: +49 4152 872548
E-Mail: jonas.isakovic@hereon.de
Publikation
Isakovic J., Dieringa H., Pröfrock D., Ben Khalifa N.: Discover Materials (2026) 6:124
https://doi.org/10.1007/s43939-026-00586-7
