Neue Werkstoffe aus Holzspänen

Wenn man Baumstämme im Sägewerk verarbeitet, wird ungefähr die Hälfte des Materials zu Sägespänen und Hackschnitzeln zerkleinert. Die TU Wien und die HS Timber Group, eines der größten holzverarbeitenden Unternehmen Europas, suchen nun gemeinsam nach hochwertigen Anwendungsmöglichkeiten für diese Nebenprodukte. Im Projekt „WoodComp3D“ soll ein Verfahren entwickelt werden, um Holzspäne in ein hochwertiges Biokomposit-Material umzuwandeln. Dieses holzbasierte Spezialmaterial soll eine große Festigkeit und Tragkraft aufweisen, sodass es auch im Hausbau zum Einsatz kommen kann. Sogar für die Herstellung passgenauer Objekte im 3D-Drucker könnte es geeignet sein.

Eine wesentliche Rolle für die Eigenschaften von Holz spielt Lignin – ein Makromolekül, das die Zellen miteinander verbindet und für die Festigkeit des Holzes mitverantwortlich ist. Ein Teil des Lignins soll aus den Holzspänen herausgelöst werden. Unter Druck und passender Temperatur werden die Holzbestandteile neu miteinander verbunden. Das Material wird also nicht mit künstlichen Klebstoffen zusammengehalten, sondern mit einem speziellen Verfahren so aufbereitet, dass von selbst ein neuer, stabiler Baustoff entsteht. „Der Proof of Concept ist der erste Schritt“, sagt der Bauingenieur Prof. Josef Füssl von der TU Wien, der das Projekt gemeinsam mit dem Chemieingenieur Prof. Anton Friedl wissenschaftlich leitet. „Zunächst wollen wir zusammen mit der HS Timber Group zeigen, dass diese Vision umsetzbar ist, dann sollen Forschungsfragen folgen.“

Das Projekt ist interdisziplinär angelegt. Es sind gleich mehrere Forschungsgruppen der TU Wien daran beteiligt. Zunächst geht es darum, das Holz zu fraktionieren und die passende mechanisch-thermische Vorbehandlung zu entwickeln, um die Komponenten des Holzes dann in die gewünschte Form bringen zu können – damit beschäftigen sich die Forschungsgruppen von Prof. Anton Friedl und Prof. Michael Harasek. Wichtig ist auch die computergestützte Modellierung: Komplexe Materialien wie Holz oder neuartige Biokomposit-Materialien müssen auf unterschiedlichen Längenskalen beschrieben werden, von ihrer Mikrostruktur bis zur Skala großer Bauelemente. Diese Aufgabe übernimmt das Team von Prof. Josef Füssl und Dr. Markus Lukacevic. Schließlich spielt auch noch das Team des Materialchemikers Prof. Hinrich Grothe eine wichtige Rolle. Dort geht es darum, die Zusammenhänge zwischen Mikrostruktur, chemischen und physikalischen Eigenschaften genau zu analysieren.

„Das spannende an diesem Forschungsprojekt ist, dass damit das große Rätsel der Holzindustrie – Lignin – geknackt werden könnte. Damit könnten Holzspäne nicht nur als Brennstoffe, sondern als innovative Werkstoffe genutzt werden und maßgeschneiderte Konstruktionsmaterialien mit den genau richtigen Produkteigenschaften hergestellt werden – leistungsfähiger als Beton, nachhaltiger als Plastik, formbar wie Polymere“, schildert Hannes Plackner, welcher das Projekt für die HS Timber Group betreut.

„Es ist uns ein großes Anliegen, Innovationen im Forst- und Holzbereich zu fördern. Daher unterstützt die HS Timber Group das Forschungsprojekt im ersten Jahr mit 1 Million Euro“, erklärt Geschäftsführer Gerald Schweighofer. Bei positivem Projektverlauf hat die HS Timber Group insgesamt über 3 Millionen Euro für die langfristige Projektunterstützung zugesagt.

Das administrative Projektmanagement liegt bei Michael Kaiser vom Fachbereich Fundraising and Community Relations. „Wir freuen uns sehr, in der HS Timber Group einen sehr starken Partner gefunden zu haben“, sagt Kaiser „und hoffen, gemeinsam mit unserem Proof of Concept bereits in den nächsten Monaten Erfolge vorweisen zu können.“

Das Projekt ist interdisziplinär angelegt. Es sind gleich mehrere Forschungsgruppen der TU Wien daran beteiligt. Zunächst geht es darum, das Holz zu fraktionieren und die passende mechanisch-thermische Vorbehandlung zu entwickeln, um die Komponenten des Holzes dann in die gewünschte Form bringen zu können – damit beschäftigen sich die Forschungsgruppen von Prof. Anton Friedl und Prof. Michael Harasek. Wichtig ist auch die computergestützte Modellierung: Komplexe Materialien wie Holz oder neuartige Biokomposit-Materialien müssen auf unterschiedlichen Längenskalen beschrieben werden, von ihrer Mikrostruktur bis zur Skala großer Bauelemente. Diese Aufgabe übernimmt das Team von Prof. Josef Füssl und Dr. Markus Lukacevic. Schließlich spielt auch noch das Team des Materialchemikers Prof. Hinrich Grothe eine wichtige Rolle. Dort geht es darum, die Zusammenhänge zwischen Mikrostruktur, chemischen und physikalischen Eigenschaften genau zu analysieren. (kk)