Forschung der Rice University könnte Emissionen und Baukosten senken
Angesichts des zunehmenden globalen Klimawandels sind integrierte Konzepte zur Entwicklung nachhaltiger Strukturen, die multiaxial zur CO2-Minderung beitragen können, von Bedeutung. An der Rice University wird dazu an Holzwerkstoffen gearbeitet, die CO2 aufnehmen können und auch höhere Festigkeiten aufweisen. Um dies zu erreichen, wird das Netzwerk aus Zellulosefasern, das dem Holz seine Festigkeit verleiht, zunächst durch einen als Delignifizierung bezeichneten Prozess aufgelöst.
Quelle: Gustavo Raskosky/Rice University
Quelle: Gustavo Raskosky/Rice University
Holz besteht aus drei wesentlichen Bestandteilen: Zellulose, Hemizellulose und Lignin. Das Lignin verleiht Holz seine Farbe; entfernt man es, wird Holz farblos. Dies ist ein recht einfacher Prozess, der eine zweistufige chemische Behandlung mit umweltfreundlichen Substanzen umfasst. Danach wird mit Bleichmittel oder Wasserstoffperoxid auch die Hemizellulose entfernt. Anschließend wird das sog. delignifizierte Holz in einer Lösung eingeweicht, die Mikropartikel eines metallorganischen Gerüsts (MOF) mit der Bezeichnung Calgary Framework 20 (CALF-20) enthält. MOFs sind Sorbentien mit großer Oberfläche, die Kohlendioxidmoleküle in ihren Poren adsorbieren können und entwickelt wurden, um dem anthropogenen Klimawandel entgegenzuwirken. MOF-verstärktes Holz ist eine Trägerplattform für den Einsatz von Sorptionsmitteln in verschiedenen Kohlendioxidanwendungen. Der Holzwerkstoff weist auch eine höhere Festigkeit auf als normales, unbehandeltes Holz.
Die Arbeit eröffnet somit einen Weg zur Entwicklung nachhaltiger Verbundstoffe, die für die CO2-Abscheidung und strukturelle Anwendungen genutzt werden können. Nächste Schritte sind die Festlegung von Sequestrationsverfahren sowie eine wirtschaftliche Analyse, um die Skalierbarkeit und die wirtschaftliche Rentabilität dieses Materials zu ermitteln.
Rahman, M. M. et al. (2023) Functional wood for carbon dioxide capture. Cell Reports Physical Science 4, No. 2, 101269. https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2023.101269