Innovatives Baumaterial saugt CO2 auf
Holzstücke in verschiedenen Modifizierungsstadien, von naturbelassen (ganz rechts) über delignifiziert (zweiter von rechts) bis hin zu getrocknetem, gebleichtem und delignifiziertem (zweiter von links) und MOF-infundiertem Funktionsholz (erster von links). Foto: Gustavo Raskosky, rice.edu
(24.2.2023) Forscher der Rice University ↗ haben einen neuen Holzwerkstoff entwickelt, der nachträglich CO2 aufnimmt und damit den Klimawandel ein wenig verlangsamt. Das Material wird laut den Ingenieuren Muhammad Rahman und Soumyabrata Roy zudem nachträglich noch fester und eignet sich damit ideal für den Bau.
Die Forscher haben zunächst die Zellstofffasern aus dem Holz herausgelöst. Delignifizierung heißt dieser Prozess, weil der Kleber Lignin, der die Fasern zusammenhält, dabei entfernt wird. Mit Bleichmitteln wie Wasserstoffperoxid lösen sie dann im nachfolgenden Prozess die störende Hemicellulose auf.
Hochporöse MOFs saugen CO2 an
Übrig bleiben reinweiße Fasern, die in einer Lösung eingeweicht werden. Diese enthält Mikropartikel eines metallorganischen Gerüsts (MOF). Es handelt sich um hochporöse Moleküle aus einem Metall und organischen Atomen, die die Eigenschaft haben, CO2 anzuziehen und dauerhaft zu binden. "Die MOF-Partikel passen leicht in die Zellulosekanäle und werden durch günstige Oberflächenwechselwirkungen an sie gebunden", sagt Roy. Aus dem angereicherten Zellstoff formen die Forscher Bauteile, wie sie für Hauswände benötigt werden.
"Holz ist ein umweltfreundliches nachwachsendes Baumaterial, das wir bereits ausgiebig verwenden. Doch unser Holzwerkstoff hat eine höhere Festigkeit als normales, unbehandeltes Holz", ergänzt Rahman. Die Herstellung von Strukturmaterialien wie Metallen oder Zement sei eine bedeutende Quelle industrieller CO2-Emissionen. "Unser Prozess ist einfacher und grüner", unterstreicht der Materialwissenschaftler.
Soumyabrata Roy (links) posiert neben Muhammad Rahman, während er ein Stück des von ihrem Team entwickelten kohlendioxidbindenden Holzes hält. Roy ist Forschungswissenschaftler und Rahman ist Assistenzprofessor für Materialwissenschaft und Nanotechnik an der George R. Brown School of Engineering der Rice University.
Foto: Gustavo Raskosky, rice.edu
Ideal für Möbel und Verpackungen
Die verwendeten MOF-Partikel hat ein Team um George Shimizu von der University of Calgary kreiert. Er nannte sie CALF-20. Sie zeichnen sich unter anderem dadurch aus, dass sie auch in feuchter Umgebung stabil bleiben, im Gegensatz zu vielen anderen MOFs. Der neue Holzwerkstoff ist demnach nicht nur ein umweltverträgliches Baumaterial. Er könnte auch zur Herstellung von Möbeln, Verpackungsmaterialien und anderen Produkten verwendet werden, die nebenbei CO2 aus der Atmosphäre entfernen.
(pte)