Volkswagen Group Innovation werkt aan de nieuwste generatie ecologische materialen voor voertuiginterieurs

Leder behoort tot de klassieke materialen voor voertuiginterieurs. Het wordt vaak gebruikt als stoelbekleding, op stuurwielen of armsteunen of als sierbekleding. Tijdens de ontwerpfase van de zuiver elektrische ID.-voertuigfamilie besliste Volkswagen om zoveel mogelijk niet-dierlijke materialen te gebruiken in de elektrische modellen van het merk. Tegelijkertijd optimaliseert Volkswagen de CO₂-voetafdruk van elk materiaal en van elke component om de volledige levenscyclus van het voertuig duurzaam te maken. Deze holistische benadering begint bij de grondstof van alle onderdelen en heeft betrekking op het volledige leven van het voertuig, inclusief de herbruikbaarheid van de voertuigcomponenten.

We bekijken verschillende materialen die het ons mogelijk maken om het biologische aandeel in kunstleder op korte termijn te verhogen.

Dr. Martina Gottschling

Onderzoekster bij Volkswagen Group Innovation

De principiële keuze voor niet-dierlijke materialen en de stijgende vraag naar niet-dierlijke producten van klanten sluiten het traditionele gebruik van leder in de ID.-voertuigen uit. Het aloude en vaak ook enige alternatief voor leder is kunstleder: het ziet eruit en voelt aan als leder, het is makkelijk te reinigen, het is duurzaam en de vraag ernaar is daarom op vele markten, zoals de VS en China, al decennialang groot. Volkswagen heeft zich ten doel gesteld om ook de milieubalans van interieurs zonder dierlijke materialen aanzienlijk te verbeteren. Een mogelijke weg is via de toename van het aandeel aan biologische materialen in kunstleder, dat voor een groot deel gebaseerd is op kunststoffen met aardolie, zoals polyurethaan of pvc.

Koffieleder: regionaal en duurzaam

Kunstleder is een meerledig materiaal dat bestaat uit een onderlaag van textiel, opvulmateriaal en de eigenlijke deklaag aan de oppervlakte. "We bekijken verschillende materialen die het ons mogelijk maken om het biologische aandeel in kunstleder op korte termijn te verhogen. Daarbij ligt het voor de hand dat we bij het opvulmateriaal aanvangen", legt dr. Martina Gottschling uit. In de Volkswagen Group Innovation doet de wetenschapster onderzoek naar duurzame materialen. Tijdens een brainstorming met het team omtrent biologische materialen ontstond het idee: koffieleder.

Dr. Martina Gottschling, onderzoekster van de Volkswagen Group Innovation, ontwikkelde met haar team het idee van het "koffieleder".

Bij het branden van koffiebonen blijft de zogenaamde zilverhuid, die de koffieboon oorspronkelijk omhult, als reststof achter. Een regionale partner die de grondstof kan leveren, is snel gevonden: koffiebranderij Heimbs in Braunschweig is gespecialiseerd in kwaliteitsvolle koffie- en espressoproducten en distribueert voornamelijk aan de gastronomie en de hotellerie. Het instituut in Braunschweig werd in 1880 opgericht en produceert sinds 1954 koffie in het nördliches Ringgebiet, ongeveer 40 kilometer ten zuiden van de Autostadt in Wolfsburg. Enkele verdiepingen onder de productieruimtes ligt de ongebrande koffie opgestapeld in bruine jutezakken. De enkele meters dikke muren van het gewelf, dat Heimbs vandaag gebruikt als opslagplaats voor koffie, bleven in de oorlog intact. Het ruikt er een beetje zurig en grasachtig, want de typische koffiegeur ontstaat pas bij het branden.

Bedrijfsverantwoordelijke Ralf Schwarzberg is trots dat Heimbs tot op vandaag koffie brandt op de originele, individueel geproduceerde machines van 1954.

Heimbs is de enige Duitse branderij die met het gepatenteerde aerothermische brandproces werkt. Productieverantwoordelijke Ralf Schwarzberg licht het proces toe: de koffiebonen rusten op een laag lucht en branden bij ongeveer 260 graden Celsius in een onrechtstreeks verhitte luchtstroom. Daarbij raken ze geen hete metaaldeeltjes aan, wat bij andere brandprocessen vaak resulteert in verbranding van de koffiebonen en de smaak vermindert.

Heimbs brandt tot op vandaag op de originele, individueel geproduceerde machines van 1954. Ten slotte werden in 1988 koelers gebouwd, die een gecontroleerde beëindiging van het brandproces mogelijk maakten. Een echt fabriekshuis, dat in 1986 deel werd van de Dallmayr Kaffee OHG. Aan de productiewijze en de exclusieve benadering is niets veranderd.

Bij het branden komt de zilverhuid los van de koffieboon en blijft het als restproduct over. Bij Heimbs zijn dat meerdere zakken per dag. In de regel worden de droge perkamenthuidjes verbrand of gecomposteerd. Een klein deel wordt verwerkt tot meststofstaafjes.

Omwille van hun resterende gehalte aan cafeïne zijn de zilverhuidjes niet geschikt als dierenvoeding. Ook de poging om het in te zetten bij biogaswinning was niet geslaagd.

Tests zijn tot nu toe veelbelovend

Als opvulstof voor kunstleder lenen de zilverhuidjes van koffie zich daarentegen uitstekend: "De stof die ontstaat, is meteen droog en heeft een vorm die zeer gunstig is voor de verwerking. Een vochtig materiaal moet eerst met veel energie worden gedroogd", zegt dr. Martina Gottschling. Bovendien overtuigt de duurzaamheid van het materiaal de onderzoekster: "Het is spannend dat het hier gaat om een afvalstof die tot nu toe niet echt een tweede toepassing kende."

Samen met een leverancier test Volkswagen nu of het koffiekunstleder met het zilverhuidje als opvulstof voldoet aan de strenge kwaliteitscriteria waaraan de materialen die Volkswagen in de voertuigbouw gebruikt, worden getoetst. Tot slot moet de vervanging van het leder binnen vele jaren opgewassen zijn tegen een hoge belasting en moeten zijn optische en haptische eigenschappen behouden worden zolang het voertuig meegaat. De eerste resultaten stemmen Martina Gottschling optimistisch: "In de tests die we tot nu toe hebben gedaan, lijkt de houdbaarheid van koffieleder vergelijkbaar met die van bewezen kunstledersoorten", zegt de wetenschapster. De bestaande materiaalproeven van het kunstleder bereiken een aandeel aan biologische materialen van meer dan 50 procent – "een uitstekende waarde", zegt Gottschling. Daartoe behoort, naast de opvulstof met zijn aandeel aan koffieresten, ook de onderlaag van textiel, die al bestaat uit hernieuwbare hulpbronnen.

In de tests die we tot nu toe hebben gedaan, lijkt de houdbaarheid van koffieleder vergelijkbaar met die van bewezen kunstledersoorten.

Inzet in de productie binnen enkele jaren mogelijk

De volgende mijlpalen van de Volkswagen Group Innovation in het project van kunstleder met koffiezilverhuiden bestaan er nu in om, na materiaaltests door de Volkswagen-afdeling Ontwikkeling, een materiaal ter beschikking te stellen dat geschikt is voor gebruik in de massaproductie. Daarbij gaat het bijvoorbeeld om het gewenste gevoel en de gewenste oppervlaktestructuur en in de toekomst ook om de productieaanpassing en de synchronisatie van de aanvoerroutes. "Er is veel potentieel en het kan een van de volgende stappen zijn om de ecologische voetafdruk van onze ID.-elektromodellen verder te optimaliseren", aldus Martina Gottschling. Kan Heimbs als kleine, fijne, regionale koffiebranderij de hoeveelheden voorzien, die Volkswagen als wereldwijd actieve autobouwer nodig heeft? "Dat is geen probleem, omdat de nood aan hoeveelheden voor dit gebruiksdoel niet hoog is", zegt Gottschling. Tijdens de coronapandemie heeft de in hotellerie en gastronomie gespecialiseerde koffiebranderij niet haar volledige productiecapaciteit benut. "Met de hoeveelheid zilverhuiden die bij Heimbs ontstaan, komen we al een heel eind." In prototypen zou het diervrije kunstleder met zijn hoge aandeel aan biologische materialen binnen twee jaar al op autostoelen en armsteunen kunnen zitten.