Nachwachsende Rohstoffe 23.11.2017, 08:35 Uhr

Schweizer entdecken Holz als zukunftsweisenden Rohstoff für Bau und Energie

Fünf Jahre lang untersuchten Wissenschaftler und Unternehmer das Potenzial des heimischen Rohstoffs Holz. Die Erkenntnisse haben mehreren Start-ups den Weg geebnet und könnten ein neues Zeichen im Kampf um Rohstoffe setzen.

Abholzung im Regenwald

Die Nutzung der heimischen Ressource Holz hat viele Vorteile. So könnte die massive Abholzung der Regenwälder reduziert werden.

Foto: Werner Rudhart/dpa

Holz ist ein ursprünglicher Stoff, der in der Entwicklung der Menschheit hin zu einer technologisierten Zivilisation eine bedeutende Rolle gespielt hat. Doch kann dieser klassische Rohstoff aus den Zellen verschiedener Pflanzengattungen auch Erdöl ersetzen oder sich in einen robusten Baustoff nach dem Vorbild von Beton umwandeln lassen? Fünf Jahre lang haben sich Wissenschaftler und Unternehmer im Rahmen des Schweizer Forschungsprogramms „Ressource Holz“ mit diesen Fragen beschäftigt. Zum Ende der Laufzeit kommen sie zu erstaunlichen Ergebnissen.

Der klassische Rohstoff Holz neu betrachtet

Holz findet überall in unserem Leben Anwendung. Als Baumaterial für Konstruktionsbestandteile und Möbel ist es nicht aus der Wirtschaft wegzudenken. Als Grundstoff für Papier trägt Holz zur kulturellen Entwicklung und Infrastruktur weltweit bei. Verpackungsmaterialien und Fasern bestehen aus dem Rohstoff, der seit Jahrtausenden einen festen Platz im Alltag der Menschen rund um den Globus einnimmt. Auf chemischer Ebene jedoch wurde der Stoff erst vor relativ kurzer Zeit zum ersten Mal entschlüsselt.

Das Schweizer Nationale Forschungsprogramm „Ressource Holz“ hat den bekannten und doch unterschätzten Rohstoff neu betrachtet und seine Verwendungsmöglichkeiten von der Bioraffinerie bis zum innovativen, modernen Baustoff geprüft. Das Projekt wurde mit 18 Millionen Schweizer Franken über fünf Jahre gefördert und verband dreißig grundverschiedene Forschungsarbeiten miteinander. Die Ergebnisse der Studien, Untersuchungen und Experimentierreihen überraschen auf ganzer Linie. Das altbekannte Holz erweist sich als zukunftsweisender Stoff, der schon bald Eingang in die Entwicklung und den Betrieb neuer Technologien finden dürfte.

Potenzial des Rohstoffs Holz noch lange nicht ausgeschöpft

Eine der wichtigsten Erkenntnisse, die aus der Zusammenarbeit von über 200 Berufsfachleuten aus den Bereichen der Chemie, Biotechnologie, dem Handwerk und hochspezialisierten Forschungsgruppen entstanden ist, ist jene, dass der Naturrohstoff Holz noch nicht annähernd an die Grenzen seiner Nutzung gestoßen ist. Martin Riediker, Förderbereichspräsident Ingenieurwissenschaften der Kommission für Technologie und Innovation (KTI) und Leiter der aktuellen Forschungsgruppe, resümierte, dass es gelungen sei, zahlreiche Ansätze zur besseren Nutzung des vollen Potenzials des Rohstoffes zu identifizieren.

So gelang es beispielsweise Ingo Burgert von der ETH Zürich, die Zellwände des Holzes mit Polymer zu stärken und dadurch den Naturrohstoff wasserabweisender und stabiler zu machen. Einen entgegengesetzten Weg schlug Christoph Weder am Freiburger Adolphe-Merkle-Institut ein. Er brachte natürliche Zellulose in Polymere ein und kreierte dadurch einen mechanisch wertvollen Kunststoff. Ebenfalls aus dem schweizerischen Freiburg stammt ein Projekt von Daia Zwicky. Sie entwickelte an der Hochschule für Technik und Architektur einen besonders leichten Beton, indem sie Sand teilweise durch feine Sägespäne ersetzte. Die neuen Materialien könnten schon bald Eingang in die Konstruktion noch widerstandsfähigerer und grünerer Architektur finden.

Heimische Alternativen zu Tropenhölzern und Treibstoff aus Holz

Nicht nur im Baubereich ist der Erkenntnisgewinn aus dem Forschungsprogramm riesig. Auch im Bereich der Bioraffinerie wurden spannende Ergebnisse vorgestellt. Im Verlauf der Forschungen kristallisierte sich Holz als neuer Grundstoff für Ethanol und Biomethan heraus. Dafür sorgten die Arbeiten von Michael Studer von der Fachhochschule Bern sowie Tilmann Schildauer.

Holz ist ein ursprünglicher Stoff, der in der Entwicklung der Menschheit hin zu einer technologisierten Zivilisation eine bedeutende Rolle gespielt hat. Doch kann dieser klassische Rohstoff aus den Zellen verschiedener Pflanzengattungen auch Erdöl ersetzen oder sich in einen robusten Baustoff nach dem Vorbild von Beton umwandeln lassen? Fünf Jahre lang haben sich Wissenschaftler und Unternehmer im Rahmen des Schweizer Forschungsprogramms „Ressource Holz“ mit diesen Fragen beschäftigt. Zum Ende der Laufzeit kommen sie zu erstaunlichen Ergebnissen.

Der klassische Rohstoff Holz neu betrachtet

Holz findet überall in unserem Leben Anwendung. Als Baumaterial für Konstruktionsbestandteile und Möbel ist es nicht aus der Wirtschaft wegzudenken. Als Grundstoff für Papier trägt Holz zur kulturellen Entwicklung und Infrastruktur weltweit bei. Verpackungsmaterialien und Fasern bestehen aus dem Rohstoff, der seit Jahrtausenden einen festen Platz im Alltag der Menschen rund um den Globus einnimmt. Auf chemischer Ebene jedoch wurde der Stoff erst vor relativ kurzer Zeit zum ersten Mal entschlüsselt.

Das Schweizer Nationale Forschungsprogramm „Ressource Holz“ hat den bekannten und doch unterschätzten Rohstoff neu betrachtet und seine Verwendungsmöglichkeiten von der Bioraffinerie bis zum innovativen, modernen Baustoff geprüft. Das Projekt wurde mit 18 Millionen Schweizer Franken über fünf Jahre gefördert und verband dreißig grundverschiedene Forschungsarbeiten miteinander. Die Ergebnisse der Studien, Untersuchungen und Experimentierreihen überraschen auf ganzer Linie. Das altbekannte Holz erweist sich als zukunftsweisender Stoff, der schon bald Eingang in die Entwicklung und den Betrieb neuer Technologien finden dürfte.

Potenzial des Rohstoffs Holz noch lange nicht ausgeschöpft

Eine der wichtigsten Erkenntnisse, die aus der Zusammenarbeit von über 200 Berufsfachleuten aus den Bereichen der Chemie, Biotechnologie, dem Handwerk und hochspezialisierten Forschungsgruppen entstanden ist, ist jene, dass der Naturrohstoff Holz noch nicht annähernd an die Grenzen seiner Nutzung gestoßen ist. Martin Riediker, Förderbereichspräsident Ingenieurwissenschaften der Kommission für Technologie und Innovation (KTI) und Leiter der aktuellen Forschungsgruppe, resümierte, dass es gelungen sei, zahlreiche Ansätze zur besseren Nutzung des vollen Potenzials des Rohstoffes zu identifizieren.

So gelang es beispielsweise Ingo Burgert von der ETH Zürich, die Zellwände des Holzes mit Polymer zu stärken und dadurch den Naturrohstoff wasserabweisender und stabiler zu machen. Einen entgegengesetzten Weg schlug Christoph Weder am Freiburger Adolphe-Merkle-Institut ein. Er brachte natürliche Zellulose in Polymere ein und kreierte dadurch einen mechanisch wertvollen Kunststoff. Ebenfalls aus dem schweizerischen Freiburg stammt ein Projekt von Daia Zwicky. Sie entwickelte an der Hochschule für Technik und Architektur einen besonders leichten Beton, indem sie Sand teilweise durch feine Sägespäne ersetzte. Die neuen Materialien könnten schon bald Eingang in die Konstruktion noch widerstandsfähigerer und grünerer Architektur finden.

Heimische Alternativen zu Tropenhölzern und Treibstoff aus Holz

Nicht nur im Baubereich ist der Erkenntnisgewinn aus dem Forschungsprogramm riesig. Auch im Bereich der Bioraffinerie wurden spannende Ergebnisse vorgestellt. Im Verlauf der Forschungen kristallisierte sich Holz als neuer Grundstoff für Ethanol und Biomethan heraus. Dafür sorgten die Arbeiten von Michael Studer von der Fachhochschule Bern sowie Tilmann Schildauer.

Um das Wissen um diese neu entdeckten chemischen Verbindungen künftig industriell nutzen zu können, gründete EPFL-Mitarbeiterin Sviatlana Siakevich gemeinsam mit Partnern das Start-Up Embion. Die Gründer wollen in Zukunft daran arbeiten, die Erkenntnisse des Programms in eine Technik für Raffinerien zu überführen, die Holz zu Treibstoff umwandelt. Im Kanton Jura soll in Zusammenarbeit mit Industriepartnern ein Prototyp entstehen.

Einen gänzlich anderen Ansatz verfolgt das ebenfalls im Rahmen von „Ressource Holz“ entstandene Start-Up Swiss Wood Solutions der Ingenieure Oliver Kläusler und Philipp Hass in Zusammenarbeit mit dem Chemiker Munish Chanana. Ihr junges Unternehmen soll Hölzer so veredeln, dass sie die Qualität tropischer Hölzer imitieren können. In dem Zustand könnten sie zu hochwertigen Musikinstrumenten, Sportgeräten und anspruchsvollen Designobjekten verarbeitet werden – zu günstigeren und vor allem umweltschonenderen Konditionen als bisher. Die Swiss Sunshine Furniere von Swiss Wood Solutions können dank Mikrobeschichtung im Automobilbau, der Luftfahrt oder bei der Konstruktion hochpreisiger Yachten lackierte dickwandige Furniere ersetzen. Die dünne Bauweise, hohe UV-Stabilität und hervorragende Haptik macht den Stoff zu einem Material der Zukunft.

Ausblick auf neue Strategien im Umgang mit Holz

Die Nutzung des nachwachsenden Rohstoffes im Hightechbereich und als Treibstoff würde der Umwelt deutlich zugutekommen. Die zur Gewinnung des wertvollen Rohstoffs angelegten Wälder würden über Jahre hinweg CO2 binden, während der Rohstoff selbst in der Verarbeitung sehr ergiebig ist. Besonders jedoch würden die weltweit gefährdeten Regenwälder von der weiteren Nutzung des heimischen Holzes profitieren, wenn nämlich mitteleuropäische Bäume wie Esche und Buche in gleichem Maße genutzt würden, wie die importierten Hölzer. Dazu allerdings ist die Verfeinerung der Materialien unerlässlich.

Im Verlauf des Programms wurde klar, dass die Schweiz schon bald Vorreiter in der Arbeit mit Holz werden könnte. Dazu wurden das „Kompetenzzentrum Bioraffinerie“ und die Finanzierung eines „Technikum Holzinnovationen Schweiz“ angestoßen. Zudem fordern Fachleute die Festlegung einer Schweizer Bioökonomiestrategie, um die entstandenen Start-ups und Entwicklungen auch weiterhin begleiten und fördern zu können. Das Programm „Ressource Holz“ könnte somit auch langfristig und grenzübergreifend ein Umdenken über den heimischen Rohstoff und seine Verwendung angestoßen haben.

Gespreizetes-Birkenholz-an-Sattel-und-Pedalen

Am Sattel und an den Pedalen wird das Birkenholz gespreizt. So entsteht ein völlig neues Federsystem.

Quelle: Aero

Sie finden Holz bisher noch gar nicht so überragend? Denken an Kaminabende und Baumhäuser? Dann klicken Sie sich mal hier entlang, denn wir haben über Hochhäuser aus Holz berichtet, die 80 Stockwerke messen sollen. Außerdem über ein Entwurf des Pariser Architekturbüros, das ein ganzes Dorf aus Holz entworfen hat. Und nicht nur Gebäude, auch Fensterscheiben aus durchsichtigem Holz soll es geben, einen kompletten hölzernen Fahrradrahmen oder einen hölzernen Computerchip.

Von ingenieur.de

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