{"id":69001,"date":"2019-11-29T07:29:26","date_gmt":"2019-11-29T06:29:26","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=69001"},"modified":"2019-11-26T13:08:14","modified_gmt":"2019-11-26T12:08:14","slug":"destabilisierung-macht-holz-stabiler-das-holz-paradoxon","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/destabilisierung-macht-holz-stabiler-das-holz-paradoxon\/","title":{"rendered":"Destabilisierung macht Holz stabiler: Das Holz-Paradoxon"},"content":{"rendered":"

Es l\u00e4sst sich beliebig verformen und ist dreimal st\u00e4rker als nat\u00fcrliches Holz: Das Holzmaterial, das Marion Frey, Tobias Keplinger und Ingo Burgert an der Empa und der ETH entwickeln, hat das Potenzial zum Hightech-Werkstoff. Dabei entfernen die Forschenden genau jenen Teil aus dem Holz, der ihm in der Natur seine Stabilit\u00e4t verleiht: das Lignin.<\/strong><\/p>\n

\"Stopperbild
Ein Velohelm und ein Wandelement aus delignifiziertem Holz: Die Designerin Meri Zirkelbach hat sich in ihrer Masterarbeit mit konkreten Produktideen besch\u00e4ftigt. Bild: Meri Zirkelbach (HSLU \u2013 Design & Kunst)<\/figcaption><\/figure>\n

Holz ist einer der \u00e4ltesten Werkstoffe der Welt. Holz ist leicht, hat hervorragende mechanische Eigenschaften, w\u00e4chst nach \u2013 und bindet dabei erst noch CO2<\/sub>. Insbesondere die letzten beiden Eigenschaften werfen vor dem Hintergrund der aktuellen Klima-diskussion die Frage auf, wie Holz noch mehr und besser genutzt werden kann. Seit Jahren geht die Forschungsgruppe von Ingo Burgert an der Empa und der ETH Z\u00fcrich dieser Frage nach. Ihr Ziel: die nat\u00fcrlichen Eigenschaften von Holz verbessern und mit neuen Funktionen ausstatten, um dadurch das Anwendungsspektrum von Holz zu erweitern.<\/p>\n

Gemeinsam mit Tanja Zimmermann, der heutigen Leiterin des Empa-Departements \u00abFunctional Materials\u00bb, hat Ingo Burgert in der Unit \u00abVision Wood\u00bb im Experimentalgeb\u00e4ude NEST bereits f\u00fcr verbl\u00fcffende Holzobjekte gesorgt: T\u00fcrgriffe aus antimikrobiellem Holz, mineralisiertes Holz f\u00fcr verbesserten Flammwiderstand oder eine Pinnwand aus magnetisiertem Holz sind einige Beispiele. W\u00e4hrend man f\u00fcr die ersten beiden Beispiele nach rund drei Jahren Praxistest in der Studentenwohnung \u00abVision Wood\u00bb ein positives Fazit ziehen kann, gibt es beim Letztgenannten noch Luft nach oben. Die j\u00fcngsten Forschungsarbeiten der Gruppe\u00a0\u00abWood Materials Science\u00bb der ETH Z\u00fcrich und der Empa er\u00f6ffnen dazu nun neue M\u00f6glichkeiten: \u00abWir haben einen Weg gefunden, wie wir die mechanischen Eigenschaften von Holz deutlich verbessern und gleichzeitig das Holz noch einfacher mit neuen Eigenschaften ausstatten k\u00f6nnen\u00bb, sagt Burgert.<\/p>\n

Flexibel im nassen, stabil im trockenen Zustand<\/h3>\n
\"Holz
Durch die Entfernung des Lignins verliert das Holz seine Farbe. Nach dem Verdichten ist es dreimal st\u00e4rker als das Ursprungsmaterial. Bild: Empa \/ ETH Z\u00fcrich<\/figcaption><\/figure>\n

Der Weg f\u00fchrt \u00fcber eine Delignifizierung und Verdichtung des Holzes. Chemisch besteht Holz im Wesentlichen aus drei Bestandteilen: Zellulose, Hemizellulose und Lignin. Das Lignin sorgt daf\u00fcr, dass die langen Zellulosefibrillen stabilisiert werden und nicht knicken. \u00abMit Hilfe von S\u00e4ure l\u00f6sen wir genau dieses Lignin aus dem Holz und entfernen damit den nat\u00fcrlichen Klebstoff\u00bb, erkl\u00e4rt Marion Frey, die in Burgerts Team zurzeit promoviert.<\/p>\n

Resultat: Das Holz \u2013 oder vielmehr die verbleibende, weisse Zellulose \u2013 l\u00e4sst sich im nassen Zustand einfach in jede X-beliebige Form bringen. Zwischen den Zellen, wo einst Lignin f\u00fcr Stabilit\u00e4t gesorgt hat, verteilt sich dann Wasser, l\u00f6st die Zellverbindungen auf und sorgt f\u00fcr Verformbarkeit. Trocknet man das delignifizierte Holz, verhaken sich die Zellen ineinander, und dies f\u00fchrt zu wiederum stabilen Verbindungen. Durch Pressen wird das Material zus\u00e4tzlich verdichtet, so dass die Forschenden letztlich ein Material in ihren H\u00e4nden halten, das rund dreimal steifer und zugfester war als naturbelassenes Fichtenholz. Eine wasserabweisende Beschichtung kann ausserdem daf\u00fcr sorgen, dass das Holzinnere nicht mehr feucht werden kann, und damit die gew\u00fcnschte Form beh\u00e4lt.<\/p>\n

Einfachere Funktionalisierung f\u00fcr Anwendungen in Autos und Flugzeugen<\/h3>\n

Die Entfernung des Lignins aus dem Holz hat neben der Verformbarkeit einen weiteren Effekt: Es f\u00fchrt zu einer h\u00f6heren Porosit\u00e4t. \u00abDas ist ein grosser Vorteil f\u00fcr die Funktionalisierung von Holz. Weil zwischen den Zellen und in den Zellw\u00e4nden mehr Raum zur Verf\u00fcgung steht, ist es einfacher, weitere Stoffe in die Holzstruktur einzubringen, die dem modifizierten Holz neue Eigenschaften verleihen\u00bb, sagt Tobias Keplinger. Zur Magnetisierung von Holz wird beispielsweise Eisenoxid eingebracht. In ihren Experimenten konnten die Forschenden nun zeigen, dass sich das Holz ohne Lignin deutlich besser magnetisieren l\u00e4sst als nat\u00fcrliches Holz, wie es bislang in der NEST-Unit \u00abVision Wood\u00bb zum Einsatz kam.<\/p>\n

Anwendungsm\u00f6glichkeiten f\u00fcr ihr neues Material sehen die Forschenden in der Automobil-, der Aviatik- und in der M\u00f6belindustrie. Im Rahmen einer Masterarbeit hat die Designerin Meri Zirkelbach bereits erste Produktideen umgesetzt. Entstanden sind etwa ein Velohelm, die Innenverkleidung einer Autot\u00fcr und der Seitenspiegel eines Fahrzeugs.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Es l\u00e4sst sich beliebig verformen und ist dreimal st\u00e4rker als nat\u00fcrliches Holz: Das Holzmaterial, das Marion Frey, Tobias Keplinger und Ingo Burgert an der Empa und der ETH entwickeln, hat das Potenzial zum Hightech-Werkstoff. Dabei entfernen die Forschenden genau jenen Teil aus dem Holz, der ihm in der Natur seine Stabilit\u00e4t verleiht: das Lignin. Holz […]<\/p>\n","protected":false},"author":59,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","nova_meta_subtitle":"","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[13185,11828,11769],"supplier":[506,277],"class_list":["post-69001","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","tag-holz","tag-lignin","tag-zellulose","supplier-eidgenoessische-materialpruefungs-und-forschungsanstalt-empa","supplier-eidgenoessische-technische-hochschule-zuerich-eth-zuerich"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/69001","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/59"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=69001"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/69001\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=69001"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=69001"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=69001"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=69001"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}