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Bionik: Verpackungen in Natur und Technik

Mandel - Quelle: Pixabay
Mandel - Quelle: Pixabay

In den Obst- und Gemüseauslagen der Supermärkte in den Industrieländern finden sich zahlreich  verderbliche Nahrungsmittel aus aller Welt. Allein der Transport vom Erzeuger zum Verbraucher der empfindlichen Waren dauert in der Regel mehrere Tage. Verpackungen aus Plastik und Styropor riegeln die Nahrungsmittel hermetisch ab. Somit kann kein Gasaustausch stattfinden, wodurch die Haltbarkeit begrenzt wird. Nirgendwo in der Natur findet sich so ein abgeschlossenes System, wenn es um Verpackungen geht. Die Natur verpackt stets so, dass das lebende Packgut geschützt wird, gleichzeitig aber ein Austausch mit der Umwelt stattfinden kann.

Die Verpackungssysteme Baumrinde, Nuss- und Eierschale: atmungsaktiv, umweltfreundlich und integrierter Sonneschutz.

Rinde der Mammutbäume ist multifunktional

Mamutbaum - Quelle: Pixabay
Mamutbaum - Quelle: Pixabay

Mammutbäume werden bis zu 95 Meter hoch wachsen. Sie werden bis zu 3500 Jahre alt und sind feuerbeständig. Feuer kann ihre Rinde zwar beschädigen, nicht aber den Baum vernichten. Ihre Rinde besitzt darüber hinaus multifunktionale Eigenschaften: geringes spezifisches Gewicht durch die faserige Struktur mit vielen Hohlräumen, hoher Gehalt an Tannin, welcher der Abwehr von Schädlingen dient, Wärme- und Kälteabwehr, Schutz vor ultravioletter Strahlung sowie Materialtransport für Nährstoffe und Abfallstoffe.

Nuss-Schalen und Eier – ideale natürliche Verpackungen
Kokosnüsse trotzen starken Stößen und der Sonneneinstrahlung. Auch wenn die Kokosnuss wochenlang in der prallen Sonne liegt, heizt sich die Milch im Innern der Nuss nur wenig auf. Durch die Verdunstung von Feuchtigkeit aus der Schale bleibt das Innere schön kühl. Häufig werden Kokosnüsse vom Meer weggespült. Hierbei gelangt keine Salzwasser ins Innere der Nuss.
Insbesondere Eierschalen sind bemerkenswerte natürliche Verpackungssysteme. Die Schalen sind atmungsaktiv, das heißt, der Gasaustausch ist gewährleistet. Wäre dem nicht so, so könnte das Küken in der Schale nicht atmen und müsste jämmerlich ersticken. Auf der anderen Seite hält die Eierschale jedoch Bakterien und Mikroorganismen ab und schützt das Küken im Inneren vor Stößen und vor Überhitzung. Bei gleichmäßiger Belastung hält ein Hühnerei einen Druck von bis zu 240 Kilogramm pro Quadratzentimeter aus. Grund hierfür ist die hochspezialisierte mineralische Struktur der Eierschale. Sie ist ein Verbundmaterial aus senkrecht angeordneten harten Calciumcarbonatsäulen und einer horizontalen verlaufenden elastischen Faserstruktur. Somit können Stöße abgefangen und Rissen vor der Ausbreitung entgegengewirkt werden. Die Schale ist löchrig wie ein Sieb. Die Poren erlauben den Gasaustausch: Innerhalb von 21 Tagen nimmt ein Hühnerei sechs Liter Sauersoff auf und gibt 4,5 Liter Kohlenstoffdioxid und 11 Liter Wasserdampf ab. Gegen Sonneneinstrahlung schützten Pigmente, die infrarote Strahlen reflektieren. Das heranwachsende Küken von etwa 60 Gramm ist von nur drei Gramm recycelbarer Verpackung umgeben.

Das Straußenei als Trinkwasser-Speicher

Straußeneier - Quelle: Pixabay
Straußeneier - Quelle: Pixabay

Das Straußenei ist mit rund 16 Zentimeter Länge das größte Ei mit der größten Eizelle. Leere Straußeneier füllen die Buschmänner der Kalahari-Wüste mit Wasser und vergraben diese als Vorratsspeicher im Boden. Das Wasser wird auch nach mehreren Monaten nicht schal, denn die Filtereigenschaften der Eierschale lassen Sauerstoff hinein, nicht aber Mikroorganismen. Genau diese Eigenschaft könnte man sich in der Verpackungsindustrie ebenfalls zu nutzte machen. So entwickelten Forscher bereits eine Folie mit nanometergroßen Löchern, die ebenfalls den Gasaustausch ermöglicht, gleichzeitig aber Mikroorganismen fern hält. Nur an der Umweltfreundlichkeit der Folie, also der Fähigkeit der Wiederverwendbarkeit müssen die Forscher noch arbeiten.

Quellen:

  • Bionik – Ökologische Technik nach dem Vorbild der Natur, Armin von Gleich, Teubner Verlag Stuttgart 1998, S. 170-176, ISBN: 3-519-06195-3
  • Julia Schneidewind: "Bionik der Verpackung" Sendung Logo / NDR Info, aufgerufen am 31.03.2016
  • Tagesspiegel: Ostern: Sind Eier bessere Milchtüten? 13.04.2001

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