Eine der wichtigsten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts ist, wo möglich nachhaltige Materialien zu verwenden. Dies gilt auch für die Baubranche. Als nachwachsende und CO₂-bindende Ressource spielt Holz hier eine zunehmend wichtige Rolle. Derzeitige Verfahren zur Holzverarbeitung liefern jedoch nur eine Ausbeute von etwa 50 %. Durch weitere Verarbeitungsschritte bis zur fertigen Konstruktion wird dieser Prozentsatz noch weiter herabgesetzt.

An dieser Stelle setzt das Christian Doppler (CD) Labor für holzbasierten Biokomposit der nächsten Generation (WoodComp3D) an, indem es Strategien und Verfahren entwickelt, mit denen im Sägewerk anfallende Holzabfälle wie Sägespäne zu einem hochwertigen Material weiterverarbeitet werden können.

BMAW fördert Entwicklung von holzbasiertem Biokomposit

„Österreich ist ein Weltmarktführer in der Holzindustrie, Bäume sind ein wertvoller Rohstoff", betont Arbeits- und Wirtschaftsminister Martin Kocher. „Derzeit werden aber nur rund 50 % eines Baumes für Baumaterial genutzt, der Rest fällt in Sägewerken als Hackschnitzel, Sägespäne, Sägemehl und Rinde an. Das neue CD-Labor sieht in diesen vermeintlichen Abfällen nun wertvolles Ausgangsmaterial für die Entwicklung neuer holzbasierter Baumaterialien. So könnten aus einem Baum doppelt so viele Bauteile gewonnen werden wie bisher, die langfristige Speicherung von CO₂ in Baumaterialen ist gut fürs Klima, und die höhere Wertschöpfung auch von Sägenebenprodukten in Form von rein holzbasierten Biokompositen wird unsere Position als Weltmarktführer in der Holzindustrie weiter festigen.“

Ein Großteil der Holzschnitzel, wie sie beim Zersägen von Baumstämmen entstehen, wird verbrannt, wodurch das in ihnen durch Photosynthese gebundene CO₂ wieder freigesetzt wird. Doch auch dieses vermeintliche Abfallprodukt lässt sich, ähnlich wie Holz, weiterverwerten. Denn wie CD-Labor-Leiter Markus Lukacevic weiß, ist die Holzstruktur auch in diesen kleinen Holzstücken vollständig intakt. „Die kleinsten Bausteine, die für die Eigenschaften von Holz verantwortlich sind, bleiben bei diesem Verarbeitungsschritt erhalten. Sie sorgen für die Stabilität und Belastbarkeit trotz des geringen Gewichts von Holz.“  

Ziel von Markus Lukacevic und seinem Team ist es daher, diese Bausteine auf nachhaltige Weise wieder zu makroskopischen Tragstrukturen zusammenzusetzen. „Das gewonnene Lignozellulose-Netzwerk kann mittels formgebender oder sogar additiver Herstellungsprozesse miteinander zu neuen Baustoffen verbunden werden“, erklärt Bauingenieur Markus Lukacevic. Mit diesem Verfahren soll ein ähnliches Wertschöpfungsniveau erreicht werden wie bei primären Holzprodukten. „Die Ausbeute an nachhaltigen Tragstrukturen könnte verdoppelt werden, ohne zusätzliche natürliche Ressourcen zu verbrauchen“, hebt Lukacevic die ökologische und wirtschaftliche Relevanz von holzbasiertem Biokomposit hervor. Das Endprodukt besteht dabei weiterhin zu 100 % aus Holz, denn die hier verwendeten Bindemittel (z. B. Lignin) werden ebenfalls aus Holzabfällen gewonnen.

Methodenentwicklung: Von der Simulation zum fertigen Produkt

Geplant ist eine chemiebasierte und simulationsgestützte Entwicklungsstrategie, mit der zukünftig ein holzbasiertes Biokomposit der nächsten Generation hergestellt werden kann. Dazu arbeitet die TU Wien eng mit der HS Timber Group, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster als holzverarbeitendes Unternehmen und Unternehmenspartner im CD-Labor „WoodComp3D“ zusammen. „Als führendes Industrieunternehmen, das mit dem nachhaltigen Rohstoff Holz arbeitet, liegt die kontinuierliche Verbesserung unserer Produkte und unseres Geschäftsmodells in unserer DNA. Das Christian Doppler Labor an der TU Wien soll neue Möglichkeiten schaffen, aus einem Sägenebenprodukt einen hochwertigen Werkstoff der Zukunft herzustellen“, sagt Wolfgang Moser, Executive Director der Evergreen Privatstiftung, in deren Eigentum die HS Timber Group steht.

Einzigartig ist zudem, dass drei Institute von zwei Fakultäten interdisziplinär zusammenarbeiten. Neben dem Institut für Mechanik der Werkstoffe und Strukturen (Markus Lukacevic und Josef Füssl) sind auch die Institute für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften (Michael Harasek) und Materialchemie (Hinrich Grothe) an der Entwicklung des holzbasierten Biokomposits beteiligt. „Durch die gezielte simulations- und informationsgetriebene Materialentwicklung wird die Herstellung eines Biokomposits der nächsten Generation und seine anschließende Anwendung in fortschrittlichen Fertigungsverfahren ermöglicht“, resümiert Markus Lukacevic.

Über Christian Doppler Labors

In Christian Doppler Labors, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster wird anwendungsorientierte Grundlagenforschung auf hohem Niveau betrieben, hervorragende Wissenschaftler_innen kooperieren dazu mit innovativen Unternehmen. Für die Förderung dieser Zusammenarbeit gilt die Christian Doppler Forschungsgesellschaft international als Best-Practice-Beispiel.

Christian Doppler Labors werden von der öffentlichen Hand und den beteiligten Unternehmen gemeinsam finanziert. Wichtigster öffentlicher Fördergeber ist das Bundesministerium für Arbeit und Wirtschaft (BMAW).

Rückfragehinweis

Dr. Markus Lukacevic
Technische Universität Wien
Forschungsbereich Struktursimulation und Ingenieurholzbau
+43 1 58801 20264
markus.lukacevic@tuwien.ac.at

Aussenderin:

Sarah Link, M. A.
PR und Marketing
Technische Universität Wien
+43 664 60588 2412
sarah.link@tuwien.ac.at