Wissenschaftler der Rice University in den USA haben einen Werkstoff aus Holz entwickelt, der Kohlendioxid durch einen potenziell skalierbaren, energieeffizienten Prozess einfängt. Zusätzlich wird das Material durch die Bindung von CO2 widerstandsfähiger und ist somit auch für den Einsatz im Bauwesen geeignet.
Baumaterialien wie Stahl oder Zement sind nicht nur teuer, sondern auch in punkto Kohlendioxidemissionen mit hohen Kosten verbunden. Der Bau und die Nutzung von Gebäuden machen schätzungsweise 40 % der Emissionen aus. Die Entwicklung nachhaltiger Alternativen zu bestehenden Materialien könnte dazu beitragen, die CO2-Emissionen zu reduzieren. Der Materialwissenschaftler Muhammad Rahman und seine Mitarbeiter arbeiteten daran, beide Probleme gleichzeitig anzugehen. Sie fanden laut einer in Cell Reports Physical Science veröffentlichten Studie einen Weg, Moleküle eines Kohlendioxid-bindenden Materials in Holz einzubauen. Schon in den ersten Tests zeigte sich, dass das kristalline, poröse Material durch Bindung von CO2 dem Holz eine größere Festigkeit verleiht.
Modifiziertes Holz
Um das Kunststück zu erreichen, wird dem Holz zuerst das Netzwerk aus Zellulosefasern durch einen als Delignifizierung bekannten Prozess entzogen. Holz besteht aus drei wesentlichen Komponenten: Zellulose, Hemicellulose und Lignin. Lignin gibt dem Holz seine Farbe, wenn Sie also Lignin herausnehmen, wird das Holz farblos. Das Entfernen des Lignins ist ein einfacher Prozess, der eine zweistufige chemische Behandlung mit umweltfreundlichen Substanzen beinhaltet. Nach dem Entfernen des Lignins kommen Bleichmittel zum Einsatz, um die Hemicellulose zu entfernen. Hemicellulosen beeinflussen Eigenschaften wie Dichte, Glätte der Oberfläche, und auch Farbe. Als nächstes wird das Holz in einer Lösung eingeweicht, die Mikropartikel eines metallorganischen Gerüsts oder MOF, bekannt als Calgary-Gerüst 20 (CALF-20), enthält. MOFs sind mikroporöse Materialien mit großer Oberfläche, die Kohlendioxidmoleküle in ihren Poren absorbieren können. Die MOF-Partikel passen leicht in die freigelegten Zellulosekanäle und werden durch Oberflächenwechselwirkungen daran gebunden. Am Ende des Prozesses hat man einen Werkstoff aus Holz der Kohlendioxid einspeichert.
Der nächste Schritt ist eine detaillierte wirtschaftliche Analyse, um die Skalierbarkeit und kommerzielle Realisierbarkeit des neuen Materials besser einschätzen zu können.
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