Materialwissenschaft Forscher gewinnen Strom aus schwammartigem Holzwürfel

Tänzer können ihr Tanzbein künftig vielleicht über einen stromerzeugenden Boden schwingen lassen. Zürcher Forschenden ist es nämlich gelungen, einen Holzwürfel in einen Mini-Generator zu verwandeln.

Keystone-SDA, stsc, sda

15.03.2021, 08:31

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Als Tony Holiday «Tanze Samba mit mir» sang, dachte er wohl kaum daran, dass die rhythmischen Schritte des Gesellschaftstanzes den Fussboden einst zum Stromgenerator machen könnten. Noch ist dies zwar auch nicht möglich. Aber die Forschenden der Empa und der ETH Zürich um Ingo Burgert zeigten anhand eines kleinen Würfels, dass sich der sogenannte piezoelektrische Effekt in Holz zur Energiegewinnung nutzen lässt.

Piezoelektrizität beschreibt das Phänomen, bei dem mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird. Allerdings ist natürliches Holz zu wenig flexibel, sodass nur eine geringe elektrische Spannung entsteht, wie die Empa am Montag mitteilte. Deshalb lösten die Forschenden das stabilisierende Lignin, das die Zellen verholzt, heraus. Resultat: Ein schwammartiges Holz, das sich zusammenpressen lässt und danach wieder ausdehnt.

Fäule macht mehr Strom

In einer kürzlich im Fachmagazin «Science Advances» erschienenen Studie berichtete das Team von einer Delignifizierung, die ohne schädliche Chemikalien auskommt. Dafür griffen sie auf die Trick-Kiste der Pilze zurück: Der Flache Lackporling baue das Lignin im Holz besonders schonend ab, wie der Empa-Forscher und Mitautor Javier Ribera erklärte. Dieser Pilz mit dem lateinischen Namen Ganoderma applanatum ruft im Holz von Bäumen die sogenannte Weissfäule hervor.

Das Team unterzog den Testwürfel von 1,5 Zentimeter Seitenlänge einem Belastungstest. Sie massen eine maximale Spannung von 0,87 Volt sowie einen Strom von 13,3 Nanoampere, wie sie in der Studie berichten. Das Verfahren erhöhte demnach die piezoelektrische Leistung des Holzes um das 55-fache.

Die Forschenden bauten daraufhin einen Prototyp aus neun solchen «verrotteten» Holzwürfeln, mit dem sich eine Leuchtdiode (LED) durch festes Drücken anknipsen liess.

Bis zur Nutzung des «Piezo»-Holzes als stromerzeugender Parkettboden sei zwar noch mehr Forschungsarbeit nötig, schrieb die Empa. Um die Technologie für die industrielle Anwendung zu adaptieren, seien die Forschenden aber bereits im Gespräch mit möglichen Kooperationspartnern.

https://advances.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/sciadv.abd9138