{"id":51049,"date":"2018-03-14T07:32:09","date_gmt":"2018-03-14T06:32:09","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=51049"},"modified":"2018-03-12T14:35:17","modified_gmt":"2018-03-12T13:35:17","slug":"holz-als-natuerlicher-nanowerkstoff","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/holz-als-natuerlicher-nanowerkstoff\/","title":{"rendered":"Holz als nat\u00fcrlicher Nanowerkstoff"},"content":{"rendered":"

Die japanische Holzfirma Sumitomo Forestry Co hat angek\u00fcndigt, zu ihrem 350-j\u00e4hrigen Bestehen einen 350 Meter hohen Wolkenkratzer zu bauen<\/a> – vornehmlich aus Holz. Das 70 Stockwerke hohe Geb\u00e4ude soll nur noch au\u00dfen mit Stahl verst\u00e4rkt werden; innen sollen s\u00e4mtliche tragenden Teile aus Holz bestehen.<\/p>\n

Auch daran, dass Holz nicht ewig h\u00e4lt, hat die Firma gedacht: Sie plant, die verbauten Teile in festgelegten Abst\u00e4nden zu ersetzen und das Material dann entweder als Baustoff zu recyceln oder zumindest noch thermisch zu verwerten. So k\u00f6nne besserer Gebrauch von den – nach Aussagen der Firma – durchaus \u00fcppigen japanischen Holzbest\u00e4nden gemacht werden.<\/p>\n

Allerdings plant das Unternehmen f\u00fcr das Vorhaben etwa 5,6 Milliarden US-Dollar aufzuwenden. Das ist etwa doppelt so viel, wie ein herk\u00f6mmlich konstruierter Wolkenkratzer gleicher H\u00f6he kosten w\u00fcrde. Dennoch feiert Holz als moderner Baustoff weltweit eine Renaissance<\/a>. Im kanadischen Vancouver und im norwegischen Bergen stehen bereits Hochhauskonstruktionen aus Holz – und in Chicago sowie in London werden vergleichbare Konstruktionen geplant.<\/p>\n

Nun feiert die Sumitomo Forestry Co ihr 350-j\u00e4hriges Bestehen erst im Jahr 2041, was dem Management zumindest theoretisch die Chance l\u00e4sst, auf neue technische Entwicklungen bei dem klassischen Werkstoff zu reagieren. Denn tats\u00e4chlich hat ein Team der Universit\u00e4t des US-Bundesstaates Maryland <\/a>eine Methode entwickelt, Holz so zu behandeln, dass es zw\u00f6lf Mal stabiler wird als das Ausgangsmaterial und etwa zehn Mal h\u00e4rter.<\/p>\n

“Unser Holz ist so stabil wie Stahl, dabei aber etwa sechsmal leichter”, freut sich Lianbing Hu, der Chef des kleinen Forschungsteams und f\u00e4hrt fort: “Damit kann es nicht nur mit Stahl, sondern auch mit Titanlegierungen konkurrieren. Man kann es mit Karbonfasern vergleichen, aber es ist wesentlich preiswerter.” Vor dem Umwandlungsprozess k\u00f6nne ihr Werkstoff wie ganz normales Holz behandelt und sogar verformt und gebogen werden.<\/p>\n

Zun\u00e4chst entfernt das Team das Lignin aus der Holzstruktur, denn Lignine f\u00e4rben das Holz nicht nur braun, sondern machen es vor allem spr\u00f6de. Anschlie\u00dfend wird das Holz bei milder Hitze von etwa 65 Grad Celsius gepresst, was dazu f\u00fchrt, dass die Zellulosefasern sehr dicht gepackt werden. Kleinere Defekt wie Hohlr\u00e4ume oder L\u00f6cher verschwinden. Jetzt ist das Material nur noch etwa 20 Prozent so dick wie zu Beginn. Dabei \u00e4ndert sich dessen Gewicht jedoch nicht. Und auch die Holzstruktur bleibt erhalten. Sie besteht \u00fcberwiegend aus Abermilliarden Fasern, die einmal zur Durchleitung von Wasser- und N\u00e4hrstoffen dienten. Mit einem Durchmesser von zehn bis einigen Dutzend Mikrometern sind diese nat\u00fcrlichen Nanor\u00f6hrchen etwa hundertmal feiner als ein menschliches Haar.<\/p>\n

Die Wissenschaftler haben herausgefunden, dass w\u00e4hrend des Prozesses neue Wasserstoffverbindungen entstehen, die zus\u00e4tzliche Stabilit\u00e4t liefern. Nanocellulose nennen sie das so entstandene Material. “Unser Holz kann in Autos, Flugzeugen und Bauwerken zum Einsatz kommen; \u00fcberall dort wo Stahl verwendet wird”, ist sich Hu sicher. 1630 Millionen Tonnen Stahl wurden 2016 weltweit erzeugt – da sind erhebliche Energieeinsparungen denkbar. Zum Vergleich: Weltweit werden etwa 1.544 Millionen Festmeter Rundholz verbraucht<\/a> – daraus lie\u00df sich so viel Nanozellulose gewinnen, dass damit knapp 7.500 Millionen Tonnen Stahl ersetzt werden k\u00f6nnten.<\/p>\n

Durchsichtiges Holz l\u00e4sst Licht durch und schirmt Hitze ab
\nDoch damit nicht genug. Bei ihren Forschungen ist die Gruppe der Uni Maryland au\u00dferdem auf eine M\u00f6glichkeit gesto\u00dfen, Holz durchsichtig zu machen<\/a>. Auch f\u00fcr diesen Effekt bleichen die Forscher zun\u00e4chst die Lignine aus dem Holz. Dann wird es mit Epoxidharz getr\u00e4nkt, was es widerstandsf\u00e4higer und h\u00e4rter macht.<\/p>\n

Um es transparent werden zu lassen, haben die Wissenschaftler das Material quer zu den Holzfasern aufgeschnitten. Denn die lassen das Licht fast so gut durch wie Glas, streuen es aber gleichzeitig und schirmen die Hitze ab. Auch das h\u00e4ngt mit den nat\u00fcrlichen Eigenschaften der Nanor\u00f6hrchen im Holz zusammen: Der Durchmesser der Fasern erlaubt nur den Lichtwellen die Passage, nicht aber der l\u00e4ngerwelligen W\u00e4rmestrahlung.<\/p>\n

\u00dcberall dort, wo keine glasklaren Durchblicke n\u00f6tig sind, kann dieses Holz verbaut werden – z.B., wo die Privatsph\u00e4re gewahrt bleiben soll oder \u00fcber Markisen, in D\u00e4chern und Winterg\u00e4rten. Durch die Streuung entsteht ein Effekt, der mit dem indirekten Lichts vergleichbar ist und der in der Innenarchitektur bevorzugt eingesetzt wird. Das Sonnenlicht wird gleichm\u00e4\u00dfig im Raum verteilt. Durch den D\u00e4mmeffekt kann viel Energie gespart werden, die sonst f\u00fcr den Betrieb von Klimaanlagen aufgewendet werden muss.<\/p>\n

Der Streueffekt erm\u00f6glicht noch eine weitere \u00fcberraschende Anwendung des neuen Materials: Man kann es nutzen, um Solarzellen damit zu beschichten. Diese reflektieren danach praktisch kein Sonnenlicht mehr und werden so bis zu 30 Prozent effektiver.<\/p>\n

Jetzt kann es schon fast nicht mehr \u00fcberraschen, dass die Forscher auch ein superdurchsichtiges Papier aus Nanozellulose entwickelt haben, mit dem sie Plastik ersetzen wollen und das zum Beispiel in Touchscreens verbaut werden k\u00f6nnte. Dass die nat\u00fcrlichen Nano-Holzr\u00f6hrchen nach geeigneter Behandlung auch eingesetzt werden k\u00f6nnen, um Wasser zu entsalzen und zu entgiften, ist ein weiteres Gimmick der neuen Werkstoffreihe.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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