Forscher arbeiten an „Superholz“
Holz ist ein Alleskönner. Man kann damit Feuer machen, Möbel bauen oder einen Gartenzaun errichten. Auch beim Hausbau wird Holz heute wieder gern genutzt: Es ist leicht, umweltfreundlich und auch energiesparend, weil es besser dämmt als viele andere Materialien.
Die Studie
„Processing bulk natural wood into a high-performance structural material“, Nature, 7.2.2018
Doch gerade in der Baubranche steht man immer wieder vor dem Problem, dass Holz nicht stabil genug ist. Nun hat ein Team um den Materialwissenschaftler Jianwei Song von der Universität Maryland in den USA eine Methode entwickelt, wie sich der nachwachsende Baustoff noch besser machen lässt.
Kombination aus Chemie und Wärme
Holz schwimmt im Wasser – das ist ein Zeichen für seine geringe Dichte. Die Festigkeit lässt jedenfalls zu wünschen übrig - zumindest, wenn es um mehr geht als um die Standfestigkeit eines Baumes. Doch mit dem „Superholz“ könnte sich das bald ändern. Drei Mal so dicht und elf Mal so fest sei das Holz von Linden, Eichen und Pappeln nach der Spezialbehandlung gewesen, so die Autoren der Studie.
Das Verfahren ist eine Kombination aus Chemie und Wärme: In einem ersten Schritt wird das Holz mit Natriumcarbonat und Natriumsulfat behandelt, um bestimmte Komponenten aus dem Holz teilweise herauszuholen, etwa das Lignin, einen Zellwand-Verstärker. Auch die Hemicellulose, der Klebstoff zwischen den Zellen, verschwindet großteils.
Papierherstellung „light“
Auf die gleiche Art und Weise wird auch Papier hergestellt – eine altbekannte Methode, die die Forscher wohl inspiriert hat, vermutet Peter Fratzl, Direktor des Max Planck Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam. Er hat sich eingehend mit der Studie der US-Wissenschaftler beschäftigt und einen Begleitkommentar dazu verfasst.
Ö1-Sendungshinweis
Dem Thema widmet sich auch ein Beitrag in Wissen aktuell am 8.2. um 13:55
„Diese Vorbehandlung wird aber nicht so weit geführt wie beim Papier, wo man die Zellulose komplett gelöst hätte. Man möchte damit einfach für den nachfolgenden Schritt, das Erhitzen und Komprimieren, ein sehr dichtes Material erhalten, das aber noch große Teile der ursprünglichen Holzstruktur behält", so Fratzl.
Video: Ballistischer Vergleich von Holz und Superholz
Das Endprodukt ist etwas, das noch die Charakteristik von Holz besitzt, aber wesentlich dichter und fester beziehungsweise steifer ist als vorher. Das „Superholz“ schwimmt allerdings nicht mehr – seine Dichte ist zu groß. Dafür hat es einen geringen Quellfaktor, ganz im Unterschied zu Papier, das sich in Wasser praktisch auflöst.
Ein Baum benötigt Lignin, um die Zellen versteifen und verholzen zu lassen. Der Stoff hat aber auch andere positive Auswirkungen, er bietet etwa Schutz vor Parasiten. Ob also das bearbeitete Holz auch widerstandsfähig genug ist, um langfristig ein ganzes Hochhaus zu tragen, muss sich erst noch zeigen, so Peter Fratzl: „Es ist in dieser Studie noch nicht gezeigt worden, wie die Langzeitstabilität dieses neuen Materials ist.“
Hanna Ronzheimer, Ö1-Wissenschaft