CD-Labor for Holzbasiertes Biokomposit der nächsten Generation

Dieses CD-Labor entwickelt Verfahren zur Herstellung und Charakterisierung von nachhaltigen Biokomposit-Werkstoffen auf Basis von Sägeabfällen.

Eine der wichtigsten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts ist die umfangreichere Verwendung von nachhaltigen Baumaterialien, wie der aktuelle Trend zu mehr Holzbauten bereits zeigt. Diese Produkte schaffen nicht nur einen enormen Mehrwert, sondern speichern auch große Mengen an CO2. Die Wertschöpfung von Holzprodukten beginnt in Sägewerken, wo Stämme zu Holzlamellen, den Grundelementen moderner Holzbauprodukte, zersägt werden. Jedoch liegt die durchschnittliche Schnittholzausbeute nur bei etwa 50% und wird durch weitere Verarbeitungsschritte bis zur fertigen Konstruktion noch herabgesetzt. Ein Großteil dieses wertvollen Rohstoffs wird verbrannt. Die geniale Leichtbaustruktur in den millimetergroßen Sägenebenprodukten, welche die Natur in Jahrtausenden entwickelt hat um Lasten effizient abzutragen, wird also für immer zerstört und das darin gebundene CO2 freigesetzt.

Dieses CD-Labor erforscht daher, wie man aus Holzspänen, Hackschnitzeln und auch Rinden wertvolle Stoffe wie Lignin, Hemicellulose und Extraktstoffe so rückgewinnen kann, dass die hochfeste Holz-Mikrostruktur möglichst erhalten bleibt. Das gewonnene Lignozellulose-Netzwerk kann dann mittels formgebender oder sogar additiver Herstellungsprozesse miteinander zu neuen Baustoffen verbunden werden.

Die Zusammensetzung und Vernetzungsfähigkeit der extrahierten Komponenten kann durch die Art der Vorbehandlung der Sägenebenprodukte gesteuert und zu einer homogenen, verarbeitbaren Mischung vereint werden. Diese Mischung bildet in der Folge durch Verfahren wie Faserquellung, -imprägnierung und Ausfällung von Additiven chemische Bindungen aus und wird damit zu einem stabilen Biokomposit-Werkstoff. Um ein grundlegendes Verständnis aller zugrunde liegenden Mechanismen und Eigenschaften zu erlangen, sind methodische Entwicklungen speziell für solche Materialien erforderlich. Diese basieren auf innovativen mikroskopischen und spektroskopischen Techniken und Simulationsmodellen.

Durch diese gezielte simulations- und informationsgetriebene Materialentwicklung wird die Herstellung eines Biokomposits der nächsten Generation und seine anschließende Anwendung in fortschrittlichen Fertigungsverfahren ermöglicht.