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Zellulose

Zellulose als Materialquelle im Fokus vieler Gestalter
Zellulosebasierte Trendgeber

Nachdem Algen als Rohstoff für die Herstellung von Textilien und Interieurobjekten wie Lampenschirmen und Möbeln vielfältig von Designern aufgegriffen wurden, rückt nun Zellulose als Materialquelle in den Fokus vieler Gestalter.

Als Trendgeber für die Entwicklung von zellulosebasierten Produkten konnte sich die Aalto Universität Helsinki erfolgreich in der Kreativszene positionieren. Auf der Dutch Design Week 2019 präsentierten die Finnen in ihrer CHEMARTS-Ausstellung die Ergebnisse einer langjährigen Kollaboration zwischen Wissenschaftlern der „School of Chemical Engineering“ (CHEM) und Designerstudierenden und Professoren der School of Arts (ARTS).

Zellulose
Der Holzfaserstoff als Rohmaterial. Foto: Eeva Suorlahti

Holz gilt in Finnland als ‚grünes Gold‘

In spannenden Projekten wurden verschiedene innovative und vor allem nachhaltige Anwendungsbeispiele für Zellulose in unterschiedlicher Form aufgezeigt. Schließlich gilt Holz in Finnland aufgrund der schier unendlichen Verfügbarkeit und hohen Qualität längst als „grünes Gold“.

Holz wächst in dem 338 455 km² großen Land ohne kontrollierte Aufforstung und zusätzliche Bewässerung. Dabei übersteigt das jährliche Wachstum sogar deutlich die Ernte und den natürlichen Verlust.

Farben, die niemals verblassen, Licht schimmernd reflektieren und ungiftig sind: Was bislang nur durch chemische Zusätze möglich war, macht ein Entwicklerteam durch Strukturfarben möglich. Die Lösung liegt dabei nicht etwa in einem besonderen Pigment, sondern in der Oberfläche. Sogenannte Strukturfarben kennt man aus der Natur zum Beispiel von Schmetterlingsflügeln.

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Die schimmernde Oberflächenbeschichtung besteht zu 100 Prozent aus Holz. Foto: Chemarts Lab

Schimmernde Oberfläche zu 100 % aus Holz

Die leuchtenden Farben auf den Flügeln entstehen durch mikroskopisch kleine Nanostrukturen, die das eintreffende Licht reflektieren. Die Designerin Noora Yau, Professor Orlando Rojas und die Materialforscher Blaise Tardy und Konrad Klockars von der Aalto University School of Chemical Engineering konnten in einem biotechnischen Verfahren Nanozellulose so manipulieren, dass sie die kristalline Form des Materials extrahieren und dessen natürliche Lichtbrechungseigenschaften erhalten konnten.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Farben kommt die Entwicklung ohne giftige Zusätze, Pigmente oder andere Farbstoffe aus. Die schimmernde Oberflächenbeschichtung besteht zu 100 Prozent aus Holz und ist das Resultat einer mikroskopisch kleinen Oberflächenstruktur der manipulierten Nanozellulose. Wie bei allen anderen Strukturfarben auch, ist ein Verblassen der Oberfläche im Sonnenlicht nicht möglich.

Hochwertige Textilfasern aus Zellulose

Dank des Ioncell-Verfahrens kann Zellulose ebenfalls zur Herstellung von Textilfasern verwendet werden. Das Verfahren ist als Forschungsprojekt der Aalto Universität entstanden. Zur Herstellung von hochwertigen Textilfasern aus Zellulose, zum Beispiel aus Holzspänen, nutzen die Finnen eine ionische Lösung.

Ionische Flüssigkeiten sind flüssige Salze, deren geladene Bausteine aus positiven wie negativen Ionen bestehen. Werden ionische Flüssigkeiten auf Temperaturen um 100˚C erhitzt, können feste Strukturen wie zum Beispiel Zellulose aus getrockneten Holzspänen verflüssigt werden.

Gibt man nun etwas Wasser in die ionische Lösung mit dem aufgelösten Holz, gerinnen die Zellulosefasern und bilden sich zu feinen Fäden aus. Die übrigen aufgelösten Bestandteile des Holzspanes bleiben jedoch weiterhin flüssig.

Zellulose
Birken haben wie Buchen einen hohen Zellulosegehalt von rund 67 Prozent. Foto: Eeva Suorlahti

Um solche Zellulosefäden zu gewinnen, können auch andere Materialien wie Alttextilien aus Baumwolle oder gar Zeitungspapier, Pappe oder Karton verwendet werden. Am besten eignen sich Materialien wie Hanf, Jute und Flachs, da sie nahezu aus reiner Zellulose bestehen.

Strickwaren aus Birke

Selbst Farbstoffe bleiben bei diesem Verfahren erhalten. Wird zum Beispiel ein grünes T-Shirt verwendet, müssen die Fasern nicht gebleicht und neu eingefärbt werden. Zusammen mit der Designerin Anna Semi hat das Ioncell-Forschungsteam Strickwaren aus Zellulose von Birken entwickelt. Birken haben wie Buchen einen hohen Zellulosegehalt von rund 67 Prozent. Eichen bestehen hingegen nur zu 39 Prozent aus Zellulose.

Zellulose
Strickwaren aus Birke. Foto: Eeva Suorlahti

Anna-Mari Leppisaari und Anna van der Lei verwenden für ihre Entwürfe ebenfalls zellulosebasierte Fasern, die sie mit Färberweid, auch Europäisches Indigo, einfärben. Ein ungiftiger Farbstoff, der zukünftig auch in der industriellen Textilherstellung Verwendung finden und die Wasserverschmutzung um ein Vielfaches verringern könnte.

Aufgrund seiner pilzhemmenden Wirkung findet der blaue Farbstoff aus der zweijährigen Pflanze ebenfalls Verwendung in der Veredelung von Holzoberflächen von Einbauelementen wie Balken, Türen oder Wandverkleidungen.

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Diana Drewes

Die Autorin ist Materialexpertin und Trendscout bei der Zukunftsagentur Haute Innovation in Berlin. Sie ist Co-Autorin des jüngst erschienenen Fachbuchs „Materials in Progress – Innovationen für Architektur und Design“.

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