Zwei im Fraunhofer WKI gefertigte Platten aus Holzschaum
© Manuela Lingnau / Fraunhofer WKI
Schaumstoffe setzen sich aus petrochemischen Kunststoffen zusammen – und sind damit nicht besonders umweltfreundlich. Abhilfe verspricht ein neuartiges Schaummaterial: Es besteht zu hundert Prozent aus Holz, ist klimafreundlich und recycelbar. Langfristig könnte der Holzschaum herkömmliche Schaumstoffe ersetzen, sei es bei Wärmedämmungen, Verpackungen oder Leichtbaumaterialien.
Schaumstoffe dämmen Häuser, polstern Waren beim Versand und dienen als Leichtbaumaterial. Denn diese Materialien sind leicht, lassen sich günstig produzieren und besitzen gute Dämmeigenschaften. Doch sie haben auch ein Manko: Sie basieren vor allem auf Erdöl oder Erdgas und sind folglich nicht besonders umweltfreundlich. Langfristig sollen Materialien aus nachwachsenden Naturstoffen die erdölbasierten Produkte ersetzen.
Recycelbar und umweltschonend
Forscher des Fraunhofer-Instituts für Holzforschung, Wilhelm-Klauditz-Institut, WKI in Braunschweig verfolgen einen vielversprechenden Ansatz: Sie entwickelten ein Verfahren, um aus Holzpartikeln Schaumstoff herzustellen. »Unser Holzschaum lässt sich genauso einsetzen wie klassische Kunststoffschäume, ist dabei aber ein hundertprozentiges Naturprodukt aus nachwachsenden Rohstoffen«, erklärt Prof. Volker Thole vom WKI. Ein weiterer Vorteil: Im Gegensatz zu herkömmlichem Schaumstoff ist der Holzschaum problemlos zu recyceln. Wird er beispielsweise als Verpackung verwendet, kann der Verbraucher ihn einfach zum Altpapier geben. Wie groß das Potenzial des neuartigen Materials ist, zeigt auch der Greentec-Award 2015, den die Entwicklung in der Kategorie »Bauen und Wohnen« gewonnen hat.
Um den Schaum herzustellen, zermahlen die Wissenschaftler das Holz zunächst in feine Partikel, bis eine zähflüssige Masse entsteht. Diese Suspension schäumen sie mit Gas auf. Anschließend wird der Schaum ausgehärtet, wobei holzeigene Stoffe den Härtungsprozess unterstützen. Dieses neue Herstellungsverfahren basiert auf speziellen chemischen Prozessen. »Man kann sich das ähnlich wie beim Backen vorstellen, wenn der Teig im Ofen aufgeht und fest wird«, erklärt Thole. Das Ergebnis ist ein leichter Grundwerkstoff. Er ist entweder als Hartschaumplatte oder als elastischer Schaumstoff weiterzuverarbeiten und, genau wie andere Holzwerkstoffe auch, einfach zu sägen oder zu fräsen.
Häuser mit Holzschaum dämmen
Die Holzschäume eignen sich besonders gut als Dämmstoffe für Gebäude: Sie sorgen dafür, dass die behagliche Wärme dort bleibt, wo sie sein soll – in den Innenräumen. Bislang bestehen auch diese Dämmschäume aus petrochemischem Kunststoff. Zwar gibt es bereits Dämmstoffe auf Holzbasis, etwa Vliese aus Holzfasern oder Holzwolle. Diese haben jedoch den Nachteil, dass sie weniger formstabil sind als Dämmmaterialien aus Kunststoff. »Oftmals sinken Dämmvliese aus Faserstoffen im Laufe der Zeit durch ihr Eigengewicht und bei höherer Feuchte in der Mitte ein. Dadurch geht ein Teil der Dämmwirkung verloren«, erläutert Thole. Der am WKI entwickelte Holzschaum kann dagegen mit klassischen Kunststoffschäumen mithalten: »Wir haben unsere Schaumprodukte nach den Normen, die für Dämmstoffe gelten, analysiert. Sowohl bei den wärmedämmenden Eigenschaften als auch bei den mechanischen und hygrischen – also die Feuchte betreffenden – haben wir viel versprechende Werte erhalten«, so der Fachbereichsleiter für Verfahrens- und Systemtechnik Holzwerkstoffe. Kurzum: Die Holzschäume dämmen ebenso effektiv wie klassische Kunststoffschäume, halten Druck aus und trotzen der Feuchte.
Derzeit experimentieren die Braunschweiger Wissenschaftler mit verschiedenen Holzarten. Welche Baumarten eignen sich besonders gut als Grundstoff? Darüber hinaus identifizieren sie geeignete Prozesse, mit denen sich solche Holzschäume auch im großen Maßstab industriell fertigen lassen. Schon in wenigen Jahren sollen Produkte aus Holzschaum auf dem Markt erhältlich sein.
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