Schon gewusst? Genschere vereinfacht Produktion von „Superholz“
Aus genomeditierten Pappeln entsteht ohne viel Energie hochfestes Holz
Verdichtetes Holz könnte der Baustoff der Zukunft sein: Nachwachsend, hart wie Stahl und langlebig. (Symbolbild; Bildquelle: © Pflanzenforschung.de, erstellt mit DALL•E)
Mit der Genschere CRISPR/Cas ist es einem Forschungsteam gelungen, Pappeln mit einem geringeren Ligningehalt zu erzeugen. Das Holz dieser Bäume kann so ohne großen Energie- und Chemikalienaufwand hochverdichtet werden. Ein idealer Baustoff, der in vielen Fällen Stahl und Beton beim Häuserbau ersetzen kann.
Verdichtetes Holz entsteht, wenn es bei hohen Temperaturen auf etwa ein Fünftel seiner ursprünglichen Dicke zusammengepresst wird. Dann hat es eine Festigkeit und Härte, die an Baumaterialien wie Stahl heranreichen. Außerdem ist dieses Holz sehr viel unempfindlicher gegenüber Feuchtigkeit. Doch das Verfahren ist sehr energieaufwändig und es müssen große Mengen an Chemikalien eingesetzt werden.
Pappeln sind schnellwachsende Bäume und damit ein idealer Rohstofflieferant.
Bildquelle: © Udo und Joan Fugel / Wikipedia, CC BY-SA 2.0
Das liegt daran, dass im Holz Lignine enthalten sind. Diese Biopolymere werden von den Pflanzenzellen in den Zellwänden eingelagert und führen zur Verholzung. Das gibt dem Baum Festigkeit, verhindert aber bei der Verarbeitung das Zusammenpressen der Holzzellen. Bei der Herstellung von hochfestem Holz müssen daher zuerst die Lignine teilweise aus dem Holz entfernt werden. Das geschieht unter Einsatz von Laugen, in denen das Holz gekocht wird.
Ligninarme Pappeln durch Behandlung mit der Genschere
Um den Energie- und Chemikalieneinsatz zur Herstellung von verdichtetem Holz zu verringern, hat ein US-amerikanisches Team die Genschere CRISPR/Cas eingesetzt und damit ein Schlüsselgen der Lignin Synthese bei den Bäumen ausgeschaltet. Das Holz der genomeditierten Pappeln enthielt rund 13 Prozent weniger Lignin.
Das Pappelholz ließ sich nun ohne chemische Behandlung und Kochen direkt in verdichtetes Holz umwandeln. Die Zugfestigkeit dieses Materials entsprach ungefähr der der Aluminiumlegierung 6061, die im Automobil-, Schiffs- und Flugzeugbau verwendet wird.
Baustoff, der die Umwelt schont
Wenn in Zukunft hochverdichtetes Holz in großen Mengen als Baumaterial eingesetzt werden würde, hat das eine Reihe von Umweltvorteilen: Die Herstellung verbraucht weniger Energie als die Produktion von Stahl oder Beton, es ist leichter als diese Baumaterialien und ein nachwachsender Rohstoff. Außerdem speichert es Kohlenstoff über eine lange Zeit. Das könnte auch den Klimawandel bremsen.
Quelle:
Liu, Yu. et al. (2024): “Genome-edited trees for high-performance engineered wood”. In: Matter (12. August 2024). doi: 10.1016/j.matt.2024.07.003
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Titelbild: Verdichtetes Holz könnte der Baustoff der Zukunft sein: Nachwachsend, hart wie Stahl und langlebig. (Symbolbild; Bildquelle: © Pflanzenforschung.de, erstellt mit DALL·E)
