Bei der Verarbeitung von Baumstämmen im Sägewerk 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 Anwendungsmöglichkeiten für diese Nebenprodukte. Im Projekt „WoodComp3D“ sollen Holzspäne so zu nachhaltigen neuen Materialien werden.
Hierzu entwickeln die beiden Partner ein Verfahren, das Holzspäne in hochwertiges Biokomposit-Material umwandelt. Dieses Spezialmaterial soll eine große Festigkeit und Tragkraft aufweisen, sodass es auch im Hausbau zum Einsatz kommen kann. Ebenso ist die Herstellung passgenauer Objekte im 3D-Druck geplant.
Lignin als Klebstoff
Eine wesentliche Rolle für die Eigenschaften von Holz spielt das Makromolekül Lignin. Es verbindet die Zellen miteinander und ist mitverantwortlich für die Festigkeit von Holz.
Im „WoodComp3D“-Verfahren soll ein Teil des Lignins aus den Holzspänen herausgelöst werden. Unter Druck und passender Temperatur werden die Holzbestandteile dann neu miteinander verbunden. Das Material wird also nicht mit künstlichen Klebstoffen zusammengehalten, sondern so aufbereitet, dass von selbst ein neuer, stabiler Baustoff entsteht.
„Der Proof of Concept ist der erste Schritt“, sagt 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 HS Timber zeigen, dass diese Vision umsetzbar ist, dann sollen Forschungsfragen folgen.“
Aufgabenverteilung im Projekt
Das Projekt ist interdisziplinär angelegt; mehrere Forschungsgruppen der TU Wien sind beteiligt. Zunächst geht es darum, Holz zu fraktionieren und die passende mechanisch-thermische Vorbehandlung zu entwickeln, um die Komponenten des Holzes in die gewünschte Form zu bringen. Damit beschäftigen sich die Forschungsgruppen von 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 Füssl und Dr. Markus Lukacevic.
Schließlich spielt auch noch das Team des Materialchemikers Prof. Hinrich Grothe eine Rolle. Bei ihm geht es darum, die Zusammenhänge zwischen Mikrostruktur, chemischen und physikalischen Eigenschaften genau zu analysieren.
Lösung eines großen Rätsels?
„Das spannende an diesem Forschungsprojekt ist, dass damit das große Rätsel der Holzindustrie – Lignin – geknackt werden könnte“, sagt Hannes Plackner, der das Projekt für HS Timber betreut. „Damit könnten Holzspäne nicht nur als Brennstoffe, sondern als innovative Werkstoffe genutzt werden und maßgeschneiderte Konstruktionsmaterialien mit den genau richtigen Produkteigenschaften hergestellt werden“. Diese wären dann leistungsfähiger als Beton, nachhaltiger als Plastik und formbar wie Polymere.
HS Timber unterstützt das Projekt im ersten Jahr mit einer Million Euro. „Es ist uns ein großes Anliegen, Innovationen im Forst- und Holzbereich zu fördern“, begründet Geschäftsführer Gerald Schweighofer. Bei positivem Projektverlauf hat die Firma insgesamt über drei Millionen Euro zugesagt.
Das administrative Projektmanagement liegt bei Michael Kaiser vom Fachbereich „Fundraising and Community Relations“ der TU Wien. „Wir freuen uns sehr, in HS Timber einen sehr starken Partner gefunden zu haben“, sagt er. „Und wir hoffen, gemeinsam mit unserem Proof of Concept bereits in den nächsten Monaten Erfolge vorweisen zu können.“
