Pappel statt Eiche für den Boden – mit Stromanschluss?
Vielleicht die Nachfolge der heute allgegenwärtigen Eiche: Parkettlamellen aus ligninbehandeltem und verdichtetem Pappelholz.
Bild ETH Zürich/Empa
Wie sich Parkettböden künftig nicht nur ressourcenschonender herstellen lassen, sondern auch elektrische Spannung erzeugen können, haben Forscherinnen und Forscher der ETH Zürich und Empa gemeinsam mit der Bauwerk Group erforscht. Im Zentrum des von der Innosuisse geförderten Projekts standen zwei Fragen.
Die erste: Wie kann nachhaltiges Parkett mit Holzarten hergestellt werden, die bisher wenig oder nicht genutzt wurden, aber an sich in grossen Mengen zur Verfügung stehen? Und die zweite: Wie kann Holz so funktionalisiert werden, dass es durch mechanische Verformung – wenn etwa Menschen darüber gehen – genügend elektrische Spannung erzeugt, um beispielsweise als Sensor zu dienen?
Künftig Pappel- statt Eichenholz?
Eichenholz ist aufgrund seiner Härte und Optik derzeit die bevorzugte Wahl für Parkett. Gefühlte 80% aller heute neu eingebrachten Parkettböden kommen in dieser hochwertigen Holzart daher. Der Rohstoff ist aber trotz günstiger Aussichten für die Eiche im Klimawandel dennoch nicht unbegrenzt vorhanden. Zudem erhöht der Wettbewerb durch kostengünstige Holzimitate aus Plastik den Druck auf den Markt. Wie können diese Herausforderungen nachhaltig angegangen werden?
Die Forscher unter der Leitung von Ingo Burgert suchten nach Alternativen und entschieden sich für Pappelholz, das bisher für die Parkettherstellung keine Bedeutung hat, aber künftig mehr Aufmerksamkeit erfahren könnte. Da Pappelholz weicher als Eichenholz ist, wurde es mit ‹grüner Chemie› modifiziert und verdichtet. Dabei kam Lignin, ein Nebenprodukt der Papierproduktion, zum Einsatz. Das Ergebnis ist überzeugend: ein nachhaltiges, widerstandsfähiges Parkett mit Eigenschaften, die vergleichbar sind mit einem Eichenparkett.
Druckempfindliches Parkett als Sensor
Im zweiten Teilprojekt untersuchten die Forscher, wie Parkett so modifiziert werden kann, dass durch die Bewegung von Menschen elektrische Spannung erzeugt wird. Wird Holz mechanisch beansprucht, entsteht eine geringe elektrische Spannung durch den sogenannten piezoelektrischen Effekt. Bei natürlichem Holz ist die Spannung jedoch zu klein, um genutzt werden zu können. Um diese zu steigern, wurde Rochelle-Salz, ein Nebenprodukt der Weinproduktion, in die modifizierte Holzstruktur eingebettet.
Rochelle-Salzkristalle sind bekannt für gute piezoelektrische Eigenschaften, aber ihre Sprödigkeit schränkt die Nutzung ein. In Verbindung mit Holz entstand nun eine nachhaltige Hybridstruktur, die erfolgversprechend und zudem recycelbar ist. In dieser Kombination konnten die Forschenden zeigen, dass das modifizierte Parkett als Sensor eingesetzt werden kann, da es durch die Bewegung von Menschen elektrische Spannung erzeugt.
Verschiedene Wege vom Labor in die Praxis
Mögliche Anwendungen für das piezoelektrische Parkett finden sich zunächst im Bereich ‹Smart Home›: So könnten in den Boden integrierte Sensoren beispielsweise an Türen oder unter Fenstern unbefugtes Betreten erkennen und automatisch ein Signal auslösen.
Auf längere Sicht streben die Forscher auch die Herstellung von stromerzeugendem Parkett an. Vor allem stark frequentierte Orte wie Flughäfen oder Einkaufszentren bieten sich dafür an. Auch das Tanzhaus Zürich zeigte bereits Interesse. Die Herausforderung liegt nun in der Skalierung und industriellen Umsetzung.
Ingo Burgert betont die Bedeutung der Industriekooperation: ‹Jede Zusammenarbeit erweitert unser Verständnis dafür, wie wir in Zukunft das Hochskalieren noch besser adressieren können.› Er schätzt den direkten Einblick in die Produktion und das Umfeld der Partner. ‹Es ist unser Anspruch, grundlegende Forschung zu betreiben, die in der Umsetzung zu besseren, vor allem nachhaltigeren Produkten und Prozessen führt›, fasst er zusammen.
Link empa.ch
