Eiche transparent

Fest wie ein Baum, durchsichtig wie Glas: Holz ist nicht mehr nur als klassisches Baumaterial gefragt – es könnte Häuser bald mit natürlichem Licht versorgen und den Energiebedarf senken. Tian Li, Mitglied eines Forscherteams der Universität Maryland im USBundesstaat Maryland, erklärt, wie aus Baumstämmen Glasscheiben werden. Warum dieser innovative Werkstoff Architekten jubeln lässt, wieso Autofahrer künftig sicherer unterwegs sein und Kinder unbeschwert Fußball spielen könnten.

Ob Eiche oder Kirsche, Ahorn oder Eukalyptus, Buche oder Bambus: Aus Bäumen stellen wir normalerweise Dachbalken, Tische und Stühle, Parkett oder Papier her. Für transparente Produkte nutzen wir in der Regel Kunststoff oder Glas. Warum kamen Sie ausgerechnet auf die Idee, Holz durchsichtig machen zu wollen?

Tian Li: Weil wir ein biologisch abbaubares Material aus nachwachsenden Rohstoffen schaffen wollten, das sich umweltfreundlicher und energetisch effizienter herstellen lässt und letzlich auch stabiler ist als Glas.

Das Ziel klingt durchaus plausibel – aber warum Holz?
Tian Li: Weil seine Beschaffenheit uns ideal erschien. Nüchtern betrachtet ist Holz ja nichts anderes als die Durchdringung reißfester, biegsamer Fasern – der Zellulose – mit einem dichten und starren Füllmaterial, dem Lignin. Die Zellulose sorgt dabei für die Zugfestigkeit des Holzes, dem Lignin verdanken Baumzellen ihre Farbe und Festigkeit. Unser Ziel: Holz so transparent wie Glas zu machen und gleichzeitig seine Stabilität zu erhalten.

Wie haben Sie das geschafft?
Tian Li: Wir mussten aus dem Holz zunächst das lichtabsorbierende Lignin entfernen – in einem Bad aus Chemikalien, darunter Natronlauge, das funktioniert ähnlich wie bei der Papierherstellung. Damit das Holz
lichtdurchlässiger wird und trotzdem fest bleibt, haben wir das vom Lignin befreite Restholz mit Epoxidharz imprägniert. Nach dem Abbinden ist das Holz dann sehr fest und vor allem durchsichtig.

So transparent wie Glas?

Tian Li: Glas ist in der Tat nur um einen geringen Bruchteil lichtdurchlässiger als unser transparentes Holz. Dafür transportiert durchsichtiges Holz deutlich weniger Hitze. Als Material für Fenster oder Dachkomponenten kann transparentes Holz das Raumklima deutlich verbessern. Holz dämmt wesentlicher besser als Glas. Im Sommer lässt Glas die Hitze nach innen durch, im Winter die Wärme nach außen. Wir haben herausgefunden, dass die für den Transport von Wasser zuständigen Leitungsbahnen im Holz Wellenlängen im Bereich des sichtbaren Lichts durchlassen. Dafür blockieren diese Kanäle aber die Wellenlängen, die Hitze transportieren. Damit die Leitungsbahnen als Lichtleiter funktionieren können, schneiden wir das Holz gegen die Maserung in rund 1,2 Millimeter dünne Scheiben.

Wofür ließe sich transparentes Holz noch nutzen?
Tian Li: Innenräume lassen sich mit transparentem Holz homogener und blendfreier beleuchten. Dank der Holzstruktur fällt das Licht gleichmäßiger ein, was zu einer konstanteren Temperatur im ganzen Gebäude führt. Und natürlich ist durchsichtiges Holz stabiler als Glas. Mit Fenstern aus transparentem Holz muss sich niemand mehr Sorgen machen, wenn Kinder vor dem Haus Fußball spielen. Darüber hinaus sind transparente Wandelemente aus Holz eine preisgünstige Alternative zu Milchglas oder Glasbausteinen. Grundsätzlich lässt sich das Material dort einsetzen, wo bislang ausschließlich Glas zum Zuge kommt. Besondere Effizienz verspricht der Einsatz in Solarzellen. Die leichte Trübung des Materials verhindert eine Lichtreflektion und sorgt dafür, dass die Zelle das Licht besser absorbiert. Selbst für Autos ist das Material robust genug. Während eine Frontscheibe bei Steinschlag platzen kann, bleibt durchsichtiges Holz unbeschädigt. Was den Grad der Transparenz angeht, sind wir heute bereits bei rund 90 Prozent im Vergleich zu Glas angelangt.

Wie lange wird es dauern, bis neben der Schrankwand aus Eiche rustikal auch Fensterscheiben aus Eiche transparent im Handel sind?
Tian Li: Wir sind zuversichtlich, dass die ersten Produkte bald auf den Markt kommen. 

Aber werden die nicht unheimlich teuer sein?
Tian Li: Wir gehen davon aus, dass sich für manche Anwendungen die Serienproduktion von durchsichtigem Holz mittelfristig durchaus rechnet. Die Gesamtkosten für die Herstellung dürfte im Vergleich zur Produktion für bestimmte Glasanwendungen sogar günstiger sein. Auch, weil die Fertigung von Produkten aus transparentem Holz umweltfreundlicher ist als Glas. Wenn wir ein entsprechendes Polymer für die Imprägnierung finden, ist das Material vollständig biologisch abbaubar.

Also wird durchsichtiges Holz in der Zukunft Glas ersetzen?
Tian Li: Glas findet sich in fast allen Bereichen unseres Alltags und wird das auch in Zukunft tun. Trotzdem glauben wir, dass transparentes Holz Glas in vielen Bereichen zum Beispiel als Baumaterial für Fenster, Dächer, Möbel und vor allem für Solarpanels ersetzen kann. Überall, wo es verwendet wird, kann durchsichtiges Holz enorm viel Energie sparen. Es gibt also einen großen Markt. Transparentem Holz gehört die Zukunft.


Tian Li, 28, studierte in China und den USA Elektrotechnik und Informatik und gehört seit 2015 zu einer Gruppe von fünf Wissenschaftlern, denen an der Universität Maryland im Frühjahr 2016 der Durchbruch bei der Entwicklung von transparentem Holz gelang. Zu Lis Forschungsschwerpunkten gehören das Licht- und Wärmemanagement sowie die Nutzung erneuerbarer Energien.

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