- Forscher entwickeln ein pflanzenbasiertes Lösungsmittel, das Holz vorübergehend biegsam macht, ohne dessen Struktur zu beeinträchtigen.
- Das neue Verfahren basiert auf Cyrene, das aus Cellulose gewonnen wird, und ist umweltfreundlich sowie biologisch abbaubar.
- Behandeltes Holz behält nach dem Biegen seine mechanischen Eigenschaften und kann seine ursprüngliche Form wiedererlangen.
- Die Methode könnte die Anwendung von Holz in verschiedenen Branchen erweitern und seine Verarbeitbarkeit verbessern.
Forscher des italienischen Istituto Italiano di Tecnologia haben ein Verfahren entwickelt, das Holz mithilfe eines Lösungsmittels pflanzlichen Ursprungs vorübergehend flexibel macht. Sie beschreiben es als nachhaltigere Methode, Holz zu biegen, ohne dessen Struktur zu beschädigen. Die Forschungsgruppe wurde von Athanassia Athanassiou, stellvertretende wissenschaftliche Direktorin, koordiniert und veröffentlichte ihre Ergebnisse in Materials Letters. Holz ist nach wie vor ein nachhaltiges, robustes, biologisch abbaubares und preiswertes Material, doch seine starre Struktur macht es schwierig, es in geschwungene Formen zu bringen, ohne auf Chemikalien zurückzugreifen, wie sie bei anderen Behandlungsmethoden erforderlich sind.
Bestehende Techniken zur Holzformung lassen sich grob in zwei Kategorien einteilen. Die eine umfasst energieintensive Verfahren, die die mechanischen Eigenschaften des Holzes verändern und seine Haltbarkeit verringern; die andere betrifft Techniken für Sperrholz und Leimholz, die auf petrochemisch gewonnenen Klebstoffen basieren. Diese Klebstoffe verursachen bei der Herstellung Umweltverschmutzung und machen das Endprodukt nicht biologisch abbaubar, was die Entsorgung nach Ende der Nutzungsdauer erschwert. Das neue Verfahren des Istituto Italiano di Tecnologia konzentriert sich auf Cyrene, ein grünes Lösungsmittel, das aus Cellulose gewonnen wird – einem natürlich in Pflanzen vorkommenden Stoff.
Umweltfreundliche Eigenschaften der neuen Technik
In Kombination mit Wasser kann dieses Lösungsmittel in die amorphen Bestandteile des Holzes – einschließlich Lignin und Hemicellulose sowie die Cellulose des Holzes selbst – eindringen, ohne die innere Struktur zu zerstören.
Sobald das Holz von der Cyrene-Wasser-Lösung durchdrungen ist, wird es flexibler und lässt sich leichter in die gewünschte Form biegen. Nach dem Biegen wird das Holz getrocknet und so in seiner neuen geometrischen Form fixiert, ohne dass seine ursprünglichen mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt werden. Da dieses Verfahren keine petrochemischen Zusätze erfordert, bleibt das geformte Holz vollständig biologisch abbaubar. Eine erneute Behandlung kann das Holz sogar in seine ursprüngliche Form zurückversetzen oder vollständig neu formen. Laut der entsprechenden Forschungsarbeit wies mit einer 50:50-Cyrene-Wasser-Lösung behandeltes Holz eine etwa 30 Prozent höhere Biegedehnung auf als nur mit Wasser behandeltes Holz.
Diese Verbesserung ermöglicht es, weiter zu biegen und zu verdrehen, bevor es versagt. Nach dem Trocknen entspricht die mechanische Festigkeit des behandelten Holzes derjenigen von unbehandeltem Holz oder liegt sogar leicht darüber, wobei keine Veränderung des Ligningehalts festgestellt wurde.
Potenzial für erweiterte Anwendungen
Die Forscher testeten das Verfahren an dünnen Holzblättern mit Dicken zwischen 1 und 5 Millimetern (0,04 bis 0,2 Zoll). Sie verwendeten im Modellbau und in der Holzbearbeitung häufig verwendete Holzarten, wobei Birke das hauptsächliche Testmaterial war; weitere waren Balsaholz, brasilianisches Walnussholz (Imbuia), Okoumé und Esche. Die Forscher weisen darauf hin, dass die Übertragung dieses Verfahrens auf größere Holzblöcke industrielle Anlagen erfordern würde und nicht im Labormaßstab erfolgen könne. Martina Nardi, Forscherin in der Abteilung für intelligente Materialien am Istituto Italiano di Tecnologia, brachte die zentrale Anziehungskraft von Holz direkt auf den Punkt. Sie erklärte, die Kombination aus Festigkeit, Haltbarkeit, Isoliereigenschaften und natürlicher Herkunft mache Holz zu einem wichtigen Werkzeug im Kampf gegen den Klimawandel.
Sie betonte, dass die Entwicklung nachhaltiger Methoden zur Erweiterung der Verarbeitbarkeit von Holz für immer mehr Anwendungen entscheidend sei, ohne dessen natürliche mechanische Eigenschaften oder biologische Abbaubarkeit zu opfern. Das Verfahren wird derzeit patentiert, und die Forscher planen weitere Untersuchungen, um zu ermitteln, welche Branchen am meisten davon profitieren würden. Mögliche Kandidaten sind die Herstellung von Musikinstrumenten, Kinderspielzeug, Möbeln und Innenausbau – alles Bereiche, die von einer wirklich nachhaltigen Methode profitieren könnten, um Holz in neue Formen zu biegen.
Auswirkungen pflanzenbasierter Lösungsmittel auf die Holzverarbeitung
Die Forschung des Istituto Italiano di Tecnologia zeigt das Potenzial pflanzenbasierter Lösungsmittel in der Holzverarbeitung, insbesondere im Hinblick auf die Nachhaltigkeit. Mit wachsendem Umweltbewusstsein rücken die ökologischen Auswirkungen herkömmlicher Holzverarbeitungsmethoden zunehmend in den Fokus. Das neue Verfahren verringert nicht nur die Abhängigkeit von Petrochemikalien, sondern erhält auch die biologische Abbaubarkeit des Holzes – ein wichtiger Aspekt zur Eindämmung des Klimawandels. Darüber hinaus ist das Anwendungspotenzial dieser Technologie breit gefächert und erstreckt sich über Branchen wie Musikinstrumente, Spielzeug und Möbel, was die Produktionsweise in diesen Bereichen verändern und nachhaltige Entwicklung fördern könnte.