Nachhaltige Elektronik Wie die Elektrode zum größten Umweltposten eines Messpflasters wurde

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Bei einem Glukose-Messpflaster verursachen die Elektroden fast die gesamte Umweltwirkung – das ergab eine Ökobilanz des Fraunhofer IZM im europäischen Projekt Sustronics. Ein optischer Sensor senkte den CO₂-Fußabdruck des Pflasters um rund 65 Prozent. Bei intelligenten Wundpflastern ließen sich die Umweltwirkungen flexibler Elektronikmodule durch alternative Materialien und Rezyklate sogar um bis zu 95 Prozent reduzieren. 

Ein Glukose-Messpflaster ist ein unscheinbares Ding: ein Streifen auf der Haut, Sensoren, etwas Elektronik. Wer wissen will, was daran die Umwelt besonders belastet, würde vermutlich auf die Batterie tippen oder auf den Kunststoff. Falsch geraten. Als Forschende des Fraunhofer IZM den Lebensweg eines solchen Pflasters untersuchten, erwiesen sich ausgerechnet die Elektroden als nahezu alleiniger Treiber der betrachteten Umweltwirkungen.

Elektronik ressourcenschonender gestalten

Der Befund stammt aus dem europäischen Forschungsprojekt Sustronics, das vom 1. Juni 2023 bis zum 31. Mai 2026 lief. Unter Koordination von Philips Electronics Nederland arbeiteten das Fraunhofer IZM und 45 weitere Partner aus Forschung und Industrie daran, Elektronik über ihren gesamten Lebensweg ressourcenschonender zu gestalten – von der Materialwahl und Fertigung bis zu Nutzung, Wiederverwendung und Recycling. Das Projekt wurde im Rahmen des Chips Joint Undertaking mit europäischen und nationalen Mitteln unterstützt.

Das Fraunhofer IZM übernahm dabei Zuverlässigkeitsprüfungen und Lebenszyklusanalysen, insbesondere für sogenannte Demonstratoren – anwendungsnahe Prototypen, an denen neue Materialien, Bauteile oder Technologien unter möglichst realistischen Bedingungen erprobt werden. Insgesamt wurden im Projekt zehn solcher Demonstratoren aus unterschiedlichen Anwendungsfeldern untersucht, darunter EEG-Systeme, intelligente Wundauflagen und tragbare Sensoren.

Kritische Faktoren im Fokus

Eine Ökobilanz, im Fachjargon Life Cycle Assessment (LCA), bewertet Umweltwirkungen eines Produkts entlang definierter Phasen seines Lebenszyklus. Das Team um IZM-Wissenschaftler David Sánchez betrachtete u. a. das Treibhauspotenzial, den Einsatz kritischer Materialien und Toxizitätsaspekte. Entscheidend ist dabei weniger eine einzelne Gesamtnote als die Suche nach Hotspots: Materialien oder Prozessschritten, die einen besonders großen Anteil an der Umweltwirkung haben.

Genau hier setzte Sustronics an. Die Ergebnisse der Analysen gingen an die Entwicklungspartner zurück, noch bevor die Produkte in die nächste Entwicklungsphase wechselten. Beim Glukose-Messpflaster integrierte der spanische Projektpartner Onalabs daraufhin einen optischen Sensor. Nach Angaben des Fraunhofer IZM sank der gesamte CO₂-Fußabdruck des Pflasters dadurch um rund 65 Prozent.

Mehrere Hebel betätigen

Bei intelligenten Wundpflastern lag ein weiterer Hebel in der Materialwahl. Durch alternative Substrate und leitfähige Tinten sowie den Einsatz von Recyclingmaterialien ließen sich die Umweltwirkungen der flexiblen Elektronikmodule nach Projektangaben um bis zu 95 Prozent gegenüber der Standardkombination aus PET und Silber reduzieren.

In einem weiteren Demonstrator wurden zudem Elektroden aus Papier und Kupferpaste untersucht. Sie lieferten laut Projekt vergleichbare Signale wie der bisher eingesetzte Goldstandard und schnitten bei den untersuchten Umweltwirkungen besser ab.

Die Prozentwerte verlangen allerdings eine genaue Lesart. Die rund 65 Prozent beziehen sich auf den CO₂-Fußabdruck eines kompletten Glukose-Messpflasters. Die bis zu 95 Prozent beschreiben dagegen die Umweltwirkungen der flexiblen Elektronikmodule eines Wundpflasters. Die Zahlen sind weder unmittelbar miteinander vergleichbar noch als allgemeine Kennwerte für Medizinpflaster zu verstehen. Es handelt sich um Ergebnisse konkreter Sustronics-Demonstratoren. Eine begutachtete Publikation, aus der sich diese beiden Werte unabhängig überprüfen ließen, nennt die Fraunhofer-Mitteilung nicht.

Bedeutung für Hersteller

Für Hersteller bleibt außerdem eine praktische Frage offen: Was bedeutet ein solcher Material- oder Technologiewechsel für Verifizierung und Qualifizierung? Bei Medizinprodukten können Änderungen an Werkstoffen, Aufbau oder Herstellungsverfahren zusätzliche Nachweise erforderlich machen, etwa zur biologischen Sicherheit, Funktion und Haltbarkeit sowie bei sterilen Produkten gegebenenfalls zur Sterilisation. Welcher Aufwand bei den Sustronics-Demonstratoren konkret entstünde, konnte bis Redaktionsschluss nicht geklärt werden.

Gerade darin liegt jedoch die interessante Botschaft des Projekts: Nachhaltigkeit soll nicht erst geprüft werden, wenn ein Produkt konstruktiv weitgehend feststeht. Die Ökobilanz wird vielmehr in die Entwicklung zurückgekoppelt und damit zu einem Konstruktionsparameter neben Funktion, Zuverlässigkeit und Kosten. Die in Sustronics entwickelten Methoden sollen nach Angaben des Fraunhofer IZM deshalb auch über die einzelnen Demonstratoren hinaus genutzt werden.

Quelle

Fraunhofer IZM, Mitteilung vom 18. August 2026; Europäische Kommission/CORDIS, Sustronics, Fördervereinbarung 101112109.