Wie Forscher der Waldvernichtung entgegenwirken wollen
Jedes Jahr werden weltweit mehr als zehn Millionen Hektar an Waldfläche gerodet. Damit ist nicht nur der Lebensraum zahlreicher Tier- und Pflanzenarten gefährdet, der Waldverlust bringt auch Folgen für das Klima und den Wasserkreislauf mit sich. Durch die fehlenden Bäume kann weniger umweltschädliches CO2 gebunden werden, und die Funktion der Wälder als Süßwasserspeicher geht verloren.
An einer möglichen Lösung für dieses Problem wird seit einiger Zeit am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge in den USA gearbeitet: Die Forscher haben es sich zur Aufgabe gemacht, eine Alternative zu Bäumen als Holzquelle zu entwickeln, und konnten bereits erste holzähnliche Strukturen im Labor züchten.
Wie entstehen die holzähnlichen Strukturen?
Für die Nachbildung von Holz werden Zinnien verwendet – eine farbenfrohe Blumenart, die im Sommer in vielen Gärten zu finden ist und auf den ersten Blick recht wenig mit einem Baum zu tun hat. Doch was für die Bildung der Holzstrukturen wesentlich ist, lässt sich mit dem bloßen Auge auch gar nicht erkennen. Tatsächlich sind es die einzelnen Blattzellen der Zinnien, die am Institut extrahiert und mehrere Tage lang in einem flüssigen Medium kultiviert werden. Danach werden die Zellen in ein Gel gegeben, das Nährstoffe und zwei verschiedene Hormone enthält.
Ähnlich wie im menschlichen Körper haben Hormone Einfluss auf die Entwicklung und die Eigenschaften der Zellen. Selbst kleine Veränderungen in der Hormonkonzentration können vollkommen unterschiedliche Ergebnisse erzielen. So haben die Experten herausgefunden, dass eine hohe Hormonkonzentration zu einer gesteigerten Einlagerung des Polymers Lignin in den Zellwänden führt. Es sorgt dafür, dass die Zellstruktur kleiner, dichter und damit holzartiger wird. Den Wissenschaftlern zufolge könnten die Eigenschaften des Laborholzes in Zukunft so je nach Bedarf angepasst werden.
Welche Möglichkeiten bietet das Verfahren?
Bis jetzt wurden lediglich kleine Strukturen erfolgreich hergestellt, beispielsweise eine Figur in Form eines Tannenbaums. Doch künftig soll es möglich sein, dass Möbel wie Stühle, Tische oder Regale aus dem Laborholz entstehen können. Die gewünschten Formen werden in einem Gestaltungsprogramm am Computer erstellt und an einen sogenannten „Bio-Printer“, also Bio-Drucker, gesendet. Der Vorgang ähnelt dem Druckprozess eines herkömmlichen 3-D-Druckers – mit dem Unterschied, dass die Objekte nicht aus Kunststoff, sondern aus der nachhaltigen, holzartigen Zellgelkultur geformt werden. Von da an dauert es drei Monate, bis der Druck abgeschlossen ist. Selbst mit dieser langen Entwicklungszeit ist der Prozess wesentlich schneller als das Nachwachsen eines Baumes in der Natur.
Wo steht die Forschung momentan?
Noch steht die Forschung am Anfang, und es wird einige Zeit dauern, bis nachhaltige Möbelstücke auf Knopfdruck mit dem Bio-Printer geformt werden können. Momentan wird daran gearbeitet, den Eigenschaften von echtem Holz noch näher zu kommen. Dafür versuchen die Forscher, die Bildung von Lignin in den Zellwänden zu steigern. Zudem wird auch die Anwendung des Verfahrens bei anderen Pflanzenarten getestet.
Klimaschützer Wald
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