Das Holzmaterial, das Marion Frey, Tobias Keplinger und Ingo Burgert an der Empa und der ETH Zürich entwickeln, lässt sich beliebig verformen und ist dreimal stärker als natürliches Holz. Die Forscher entfernen dafür genau jenen Teil aus dem Holz, der ihm in der Natur seine Stabilität verleiht: das Lignin.
Dreimal steifer und zugfester als Fichtenholz
Durch die Entfernung des Lignins verliert das Holz seine Farbe. Nach dem Verdichten ist es dreimal stärker als das Ursprungsmaterial. © Empa / ETH Zürich
Frey, die derzeit in Burgerts Team promoviert, erklärt den Prozess: „Das Lignin sorgt dafür, dass die langen Zellulosefibrillen stabilisiert werden und nicht knicken. Mit Hilfe von Säure lösen wir genau dieses aus dem Holz und entfernen damit den natürlichen Klebstoff.“ Der verbleibende Stoff ist weiße Zellulose und lasse sich im nassen Zustand in jede Form bringen. „Zwischen den Zellen, wo einst Lignin für Stabilität gesorgt hat, verteilt sich dann Wasser, löst die Zellverbindungen auf und sorgt für Verformbarkeit. Trocknet man das delignifizierte Holz, verhaken sich die Zellen ineinander und dies führt zu stabilen Verbindungen. Durch Pressen wird das Material zusätzlich verdichtet, so dass wir letztlich ein Material erhalten, das rund dreimal steifer und zugfester war, als naturbelassenes Fichtenholz“, berichtet Frey. Mit einer wasserabweisende Beschichtung kann das Holz zusätzlich im Inneren nicht mehr feucht werden und behält damit die gewünschte Form.
Neues Material für Autos und Flugzeuge
Ein Radhelm und ein Wandelement aus delignifiziertem Holz: Die Designerin Meri Zirkelbach hat sich in ihrer Masterarbeit mit konkreten Produktideen beschäftigt. © Meri Zirkelbach
Die Delignifizierung führt zudem zu einer höheren Porosität. „Das ist ein grosser Vorteil für die Funktionalisierung von Holz. Weil zwischen den Zellen und in den Zellwänden mehr Raum zur Verfügung steht, ist es einfacher, weitere Stoffe in die Holzstruktur einzubringen, die dem modifizierten Holz neue Eigenschaften verleihen“, erklärt Keplinger. Zur Magnetisierung von Holz wird beispielsweise Eisenoxid eingebracht. Anwendungsmöglichkeiten für ihr neues Material sehen die Forscher in der Automobil-, der Aviatik- und in der Möbelindustrie. Im Rahmen einer Masterarbeit hat die Designerin Meri Zirkelbach bereits erste Produktideen umgesetzt. Entstanden sind etwa ein Fahrradhelm, die Innenverkleidung einer Autotür und der Seitenspiegel eines Fahrzeugs.
Quelle: Empa
