Nachhaltiger als Stahl: Genmanipulierte Pappeln erschaffen Superholz

Ein Forschungsteam aus den USA hat Pappeln genetisch verändert, um sie einfacher zu besonders stabilem Baumaterial zu verarbeiten – eine Art Superholz. Dieses sogenannte verdichtete Holz aus Pappeln kann Materialien wie Stahl oder Zement ersetzen. Das Material ist nicht nur sehr belastbar, sondern speichert Kohlenstoff länger als natürliches Holz. Die Forscher betonen, dass es dadurch auch umweltfreundlicher sei und im Bauwesen eine bedeutende Rolle spielen könnte.

Die Wissenschaftler um Yiping Qi von der University of Maryland nutzten die CRISPR-Cas-Methode, um das Gen 4CL1 in Pappeln auszuschalten.

Übrigens: Früher war es für Forscher wie ein Glücksspiel, wenn sie das Erbgut eines Organismus verändern wollten – ähnlich wie ein Schuss mit einer Schrotflinte, bei dem man hofft, das Ziel zu treffen. Oft entstanden dabei unerwünschte Mutationen neben den gewünschten Veränderungen. Mit der neuen CRISPR-Cas9-Technologie können Wissenschaftler laut Spektrum jedoch gezielt genau an der gewünschten Stelle in der DNA einen Schnitt setzen. Anschließend können sie der Zelle einen neuen DNA-Abschnitt zur Verfügung stellen, den die Zelle an der Schnittstelle einfügt, wodurch präzise Genveränderungen möglich werden.

Die Bäume produzierten daraufhin etwa 13 Prozent weniger Lignin. Lignin ist ein Biopolymer, das die Zellen der Pflanzen verholzt und einen großen Teil der Struktur von Bäumen ausmacht. Durch den reduzierten Ligningehalt ließen sich die genetisch veränderten Pappeln wesentlich einfacher zu verdichtetem Holz weiterverarbeiten.

Genmanipulation vereinfacht Holzverarbeitung

Verdichtetes Holz entsteht, indem man natürlich gewachsenes Holz in wässrigen Lösungen behandelt und dann unter hohem Druck und hohen Temperaturen zusammenpresst. Dabei schrumpft das Holz auf etwa ein Fünftel seiner ursprünglichen Dicke. Diese Methode macht das Holz nicht nur stabiler, sondern auch widerstandsfähiger gegen Feuchtigkeit.

Normalerweise kocht man das Rohholz in salzhaltigen Laugen, um das Lignin zu entfernen, was chemisch und energetisch sehr aufwendig ist. Die genetisch veränderten Pappeln der Arbeitsgruppe von Qi erfordern diesen Schritt nicht. Durch den geringeren Ligningehalt lassen sich die Bäume direkt zu verdichtetem Holz verarbeiten, ohne dass eine aufwändige Vorbehandlung notwendig ist.

Superholz als Baumaterial der Zukunft

Die Forscher stellten laut Spektrum fest, dass das entstandene „Superholz“ genauso belastbar ist wie verdichtetes Holz aus nicht modifizierten Bäumen. Der reduzierte Ligningehalt beeinträchtigt die Festigkeit nicht. Sie betonen, dass das Superholz so zugfest wie die Aluminiumlegierung 6061 ist, die häufig im Automobil-, Schiffs- und Flugzeugbau verwendet wird.

Das Superholz könnte als nachhaltige Alternative zu traditionellen Baumaterialien wie Zement oder Stahl dienen. Vor allem im Bau von Häusern spielt es eine wichtige Rolle, da es ein erneuerbarer Rohstoff ist und weniger Energie bei der Herstellung benötigt.

Was du dir merken solltest:

• Ein Forschungsteam aus den USA hat Pappeln mithilfe der CRISPR-Cas-Methode genetisch verändert, um den Ligningehalt zu senken und die Verarbeitung zu stabilen Baumaterialien zu vereinfachen.
• Das „Superholz“ aus Pappeln ist äußerst belastbar und widerstandsfähig, da es durch Verdichtung unter hohem Druck und hohen Temperaturen entsteht, ohne aufwändige Vorbehandlungsschritte zu erfordern.
• Dieses Holz könnte eine umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Baumaterialien wie Stahl oder Zement bieten, da es Kohlenstoff länger speichert und weniger Energie in der Herstellung benötigt.

Übrigens: Wie revolutionär Holz als Baumaterial ist, beweisen die Japaner. Dort tüfteln Wissenschaftler an einem Satelliten aus Holz. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Vecteezy