Empa + ETH Zürich

Elektrische Spannung aus Holz erzeugt

Ein Artikel von Birgit Fingerlos (für holzkurier.com bearbeitet) | 24.03.2021 - 15:04

Möchte man mit Holz eine elektrische Spannung erzeugen, kommt der piezoelektrische Effekt ins Spiel. Piezoelektrizität bedeutet, dass durch die elastische Verformung von Festkörpern eine elektrische Spannung entsteht. Das Team um Ingo Burgert an der Empa ist sich sicher, dass es bestimmte Vorteile hat, den natürlichen piezoelektrischen Effekt von Holz zu nutzen. Der Effekt könnte etwa zur nachhaltigen Energiegewinnung dienen. Doch zunächst muss Holz einmal die entsprechenden Eigenschaften erhalten. Jianguo Sun, Doktorand im Team von Burgert, wendete das Verfahren der Delignifizierung an. Dieses Verfahren bildet die Grundlage für diverse Weiterentwicklungen von Holz. Um Holz in ein leicht verformbares Material umzuwandeln, muss das Lignin zumindest teilweise herausgelöst werden. Dafür legt man das Holz in eine Mischung aus Wasserstoffperoxid und Essigsäure. Im Säurebad wird das Lignin herausgelöst, übrig bleibt ein Gerüst aus Zelluloseschichten. Der daraus entstandene weiße Holzschwamm besteht aus übereinanderliegenden, dünnen Zelluloseschichten, die sich einfach zusammenpressen lassen und dann wieder in ihre ursprüngliche Form ausdehnen.

shutterstock_1497933962-sportpoint.jpg

Ein Parkettboden voller Energie: Modifiziertes Holz kann durch Verformung elektrische Spannung erzeugen. Reicht ein Tango für schummriges Licht? © shutterstock.com / Sportpoint

Die Forschungsgruppe unterzog den Testwürfel mit einer Seitenlänge von etwa 1,5 cm rund 600 Belastungszyklen. Das Material zeigte dabei eine erstaunliche Stabilität, beobachtete die Forschungsgruppe. Bei jeder Belastung erreichten die Forscher eine Spannung von rund 0,63 V. Diese Spannung wäre für eine Anwendung als Sensor brauchbar, informiert man. Bei einer weiteren Prozessoptimierung wäre auch ein funktionalisierter Parkettboden, der die Trittenergie in Strom umwandelt, denkbar. Die Arbeiten zur jüngsten Publikation des Empa-ETH Zürich-Teams gehen indes noch einen Schritt weiter: Ziel war es, das Verfahren so abzuwandeln, dass es ohne aggressive Chemikalien auskommt. Die Forscher nutzten den Pilz Ganoderma applanatum, um die Delignifizierung in Form eines biologischen Prozesses vorzunehmen. „Der Pilz baut das Lignin und die Hemizellulose im Holz besonders schonend ab“, erläutert Empa-Forscher Javier Ribera. Die Vorteile des piezoelektrischen Systems werden nun von Burgert und seinen Kollegen in weiteren Forschungsprojekten untersucht. Um die Technologie für die industrielle Anwendung zu adaptieren, seien die Forschenden im Gespräch mit möglichen Kooperationspartnern, informiert man.