Forschung
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Ein Velohelm und ein Wandelement aus delignifiziertem Holz: Die Designerin Meri Zirkelbach hat sich in ihrer Masterarbeit mit konkreten Produktideen beschäftigt.

Ein Velohelm und ein Wandelement – erste konkrete Produktideen für delignifiziertes Holz aus der Werkstatt der Luzerner Designerin Meri Zirkelbach*. Bild: Empa / ETH Zürich

Velohelm aus Holz – Empa-Forscher machen Holz formbar und dreimal stabiler



Forscher der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) haben einen Weg gefunden, um die mechanischen Eigenschaften von Holz deutlich zu verbessern. Wenn dem Holz jener Teil entnommen wird, der ihm in der Natur seine Stabilität verleiht, so lässt es sich beliebig verformen und ist drei Mal stärker als natürliches Holz.

Der Weg führe über eine Delignifizierung und Verdichtung des Holzes, teilte die Empa am Montag mit. Chemisch bestehe Holz im Wesentlichen aus den drei Bestandteilen Zellulose, Hemizellulose und Lignin.

Das Lignin sorge dafür, dass die langen Zellulosefibrillen stabilisiert würden und nicht mehr knickten. Mit Hilfe von Säure lösten die Forscher dieses Lignin aus dem Holz und entfernten damit den natürlichen Klebstoff.

Das Holz, oder vielmehr die verbleibende, weisse Zellulose, lasse sich im nassen Zustand dann einfach in jede X-Beliebige Form bringen. Zwischen den Zellen, wo einst Lignin für Stabilität gesorgt habe, verteile sich dann Wasser, löse die Zellverbindungen auf und sorge für Verformbarkeit.

Trockne das delignifizierte Holz, so verhakten sich die Zellen ineinander, und dies führe wiederum zu stabilen Verbindungen. Durch Pressen werde das Material zusätzlich verdichtet, so dass die Forschenden letztlich ein Material in den Händen gehalten hätten, das rund drei Mal steifer und zugfester gewesen sei als naturbelassenes Fichtenholz. Eine wasserabweisende Beschichtung könne ausserdem dafür sorgen, dass das Holzinnere nicht mehr feucht werden könne, und damit die gewünschte Form behalte.

Durch die Entfernung des Lignins verliert das Holz seine Farbe. Nach dem Verdichten ist es dreimal stärker als das Ursprungsmaterial.

Nach der Entfernung des Lignins ist das Holz farblos (M.). Nach dem Verdichten (r.) ist es dreimal stärker als das Ursprungsmaterial (l.). Bild: Empa / ETH Zürich

Ein Helm aus Holz

Die Entfernung des Lignins aus dem Holz habe neben der Verformbarkeit einen weiteren Effekt: Es führe zu einer höheren Porosität. Dies sei ein grosser Vorteil für die Funktionalisierung von Holz. Weil zwischen den Zellen und in den Zellwänden mehr Raum zur Verfügung stehe, sei es einfacher, weitere Stoffe in die Holzstruktur einzubringen, die dem modifizierten Holz neue Eigenschaften verliehen.

Zur Magnetisierung von Holz werde beispielsweise Eisenoxid eingebracht. In ihren Experimenten habe die Gruppe «Wood Materials Science» der ETH Zürich und der Empa bereits erste Produktideen umgesetzt: Entstanden seien etwa ein Velohelm, die Innenverkleidung einer Autotüre oder der Seitenspiegel eines Fahrzeugs. (sda)

*In der ursprünglichen Version dieser Story konnte der Eindruck entstehen, die genannten Produkte stammten von der Empa. Das ist falsch, die Luzerner Designerin Meri Zirkelbach hat sie im Rahmen ihrer Masterarbeit an der Hochschule Luzern Design und Kunst entworfen. Wir bitten um Entschuldigung für die Unachtsamkeit.

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16Alle Kommentare anzeigen
    Alle Leser-Kommentare
  • Pat the Rat (aka PHI/Capy/Bäruin/Anfix/nude Aare) 12.11.2019 18:49
    Highlight Highlight Und wann können wir mit dem biologisch abbaubaren Holz-Elektroauto rechnen?
  • Gubbe 12.11.2019 00:10
    Highlight Highlight Ich bin mir sicher, dass IKEA diese Helme schon vor 30 Jahren hatte. Passend zu den Wippstühlen. Die Tatsache aber, dass wenn Eisen zugeführt wird, das Holz leicht magnetisch wird, erstaunt doch, oder?
  • RhabarBär 11.11.2019 22:20
    Highlight Highlight Also, wenn ich das richtig verstehe, haben EMPA-Forscher aus verdichtetem Papier und so etwas wie Kunstharz einen Helm gebaut?
    Nein?! - Doch! - Oh!
  • Maya Eldorado 11.11.2019 22:01
    Highlight Highlight Ich will so ein Velohelm aus Holz.
    Der Plastikhelm heizt im Sommer so unanständig auf.
    Wo kann ich mich als Versuchskaninchen melden?
  • Satan Claws 11.11.2019 21:05
    Highlight Highlight Kurz es ist ein echt harter Papierklotz. Das Lignin kann danach auch für Biokunststoff verwendet werden.
    • Pafeld 11.11.2019 23:38
      Highlight Highlight Nicht nur. Lignin kann nach der Zerlegung auch Rohstoff für tausende von aromatischen Kohlenwasserstoffverbindungen sein, welche heute aus Erdöl gewonnen werden müssen und nur unter hohem Aufwand totalsynthetisch hergestellt werden können. Lignin könnte also eines der wirklich wichtigen Probleme lösen, welches uns zur Neige gehendes Erdöl zwangsläufig bescheren wird und deutlich schlimmer ist, als ausgehendes Benzin.
    • HAL1 13.11.2019 08:09
      Highlight Highlight Ja tolle lösung... dann werden die wälder noch schneller abgeholzt.

      PS: einen endlichen rohstoff durch einen anderen endlichen rohstoff zu ersetzen ist kaum eine lösung
    • Satan Claws 13.11.2019 13:33
      Highlight Highlight @HAL1

      Heute werden 98% des Lignins aus der Papierherstellung, dieser Helm ist wirklich nichts anderes als ein Papierklotz, verbrannt.
    Weitere Antworten anzeigen
  • Ziasper 11.11.2019 20:40
    Highlight Highlight Cool. Danke für den Artikel!
  • Wurst Hans 11.11.2019 20:37
    Highlight Highlight Wie sieht es bei der Kostenbetrachtung aus?
    Holzhelm vs. herkömmlicher Helm aus Kunststoff, wäre interessant zum Wissen.
  • Count Suduku 11.11.2019 20:01
    Highlight Highlight So en Holzchopf...
  • Cédric Wermutstropfen 11.11.2019 19:52
    Highlight Highlight Meines Erachtens gibt es schon zu viele Holzköpfe auf den Strassen..
    • PurpleWasabi 13.11.2019 15:01
      Highlight Highlight Mir fällt als fleissiger Pedaleur immer auf, dass in den Blechdschunken meist immer nur 1 Person drinsitzt. Obwohl Platz für mehr.
      Und so schlängelt sich der Stau morgens und abends immer weiter und ich überhole immer mehr Gestaute :-)

      Macht mal einen Aushang im Quartier für Mitfahrgelegenheiten zum gleichen Ort. Macht Sinn und Spass.
  • Saerd neute 11.11.2019 19:50
    Highlight Highlight Da bekommt der Ausdruck Holzkopf eine ganz andere Bedeutung.

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Andreas Züttel …

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