Verdichtetes Holz fest wie Stahl

Neues Verfahren steigert Stabilität des natürlichen Baustoffs drastisch. Günstige Alternative zu Stahl und Karbonfaser-Werkstoffen.
Ein Stück verdichtetes Holz liegt auf einem noch unbehandelten, dickeren Rohling. In den Bechergläsern befindet sich die heiße Lösung, mit der Lignin und Zellulose aus dem Holz herausgelöst wurde.
Ein Stück verdichtetes Holz liegt auf einem noch unbehandelten, dickeren Rohling. In den Bechergläsern befindet sich die heiße Lösung, mit der Lignin und Zellulose aus dem Holz herausgelöst wurde.
© U Maryland, L. Hu et al.
College Park (USA) - Holz gewinnt als natürlicher Baustoff wieder an Boden. So wird derzeit sogar ein 64 Meter hohes Hochhaus aus massivem Holz in der Hamburger Hafencity geplant. Noch größere Gebäude könnten in Zukunft mit verdichtetem Holz möglich werden, dass nun amerikanische Wissenschaftler in einem mehrstufigen Verfahren hergestellt haben. Wie sie in der Fachzeitschrift „Nature“ berichten, ließ sich die Festigkeit von kleinen Holzstücken dank einer starken Verdichtung um etwa das Zwölffache steigern.

„Dieses komprimierte Holz könnte mit seiner Stärke und Haltbarkeit eine Alternative zu Stahl und sogar Titanlegierungen bieten“, sagt Liangbing Hu von der University of Maryland in College Park. Gemeinsam mit seinen Kollegen wählte er mehrere Holzarten – Linde, Eiche, Kiefer und Zeder – für die Verdichtungsversuche. Quaderförmige Holzstücke von der Größe etwa einer Zigarettenschachtel kochten sie zuerst sieben Stunden lang in einer wässrigen Lösung aus Natriumhydroxid und Natriumsulfit. Dabei lösten sich große Anteile des enthaltenen Lignins und der Zellulose aus dem Holzrohling. Danach pressten die Forscher die ausgewaschenen Holzstücke einen Tag lang bei 100 Grad Celsius.

Nach diesem Verfahren waren die Holzquader auf ein Fünftel ihrer ursprünglichen Dicke geschrumpft. Zellwände und innere Leistungsbahnen wurden dabei vollständig zusammengepresst. Die Dichte der Hölzer nahm etwa um das Dreifache zu. Bemerkenswert zeigte sich in Belastungsversuchen die sehr hohe Stabilität der komprimierten Hölzer. So waren zwölffach stärkere Kräfte als bei unbehandelten Hölzern nötig, um die Holzquader zu zerbrechen. Zudem erwiesen sich die Probestücke bis zu zehnmal härter und unempfindlich gegenüber Feuchtigkeit.

„Bruchfest und hart – diese Kombination gibt es in der Natur sonst nicht“, sagt der an den Experimenten beteiligte Forscher Teng Li. So sei der neue, natürliche Werkstoff stabil wie Stahl, aber zugleich sechsmal leichter. Während der Verdichtung könnten die Holzstücke sogar in verschiedene Formen gebogen werden, um vielseitig etwa für den Bau von Häusern oder Brücken eingesetzt zu werden. Mit diesem neuen Verfahren könnte der nachwachsende Rohstoff Holz eine noch größere Bedeutung erlangen als heute. Dank geringen Gewichts und niedriger Fertigungskosten bietet verdichtetes Holz eine viel versprechende Alternative zu teureren, im Bau verwendeten Stählen. „Das Material bietet sogar vergleichbare Eigenschaften wie Karbonfaser-Werkstoffe, ist dabei aber viel günstiger“, sagt Liangbing Hu. So ist es durchaus vorstellbar, dass bald noch höhere Hochhäuser aus Holz entstehen werden als bisher geplant. Aber auch anderen Anwendungen vom Brillengestell bis zu einer hölzernen Hülle von Autos wären möglich.

© Wissenschaft aktuell


 

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