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Salbeischutz statt Chemiekeule für das Holzspielzeug

Forscherin Julia Emmermacher überprüft im Institut für Naturstofftechnik der TU Dresden einen Bioreaktor, in dem sie die Ausgangsstoffe für innovative naturnahe Holzschutzmittel züchtet. Foto: Heiko Weckbrodt

Forscherin Julia Emmermacher überprüft im Institut für Naturstofftechnik der TU Dresden einen Bioreaktor, in dem sie die Ausgangsstoffe für innovative naturnahe Holzschutzmittel züchtet. Foto: Heiko Weckbrodt

TUD-Ingenieurin Julia Emmermacher züchtet im Bioreaktor Wirkstoffe, die künftig auch Veganer-Schuhe mit Pflanzenkraft protegieren sollen.

Dresden, 23. November 2020. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Technischen Universität Dresden (TUD) entwickeln derzeit gemeinsam mit Industriepartnern neuartige biologische Holzschutzmitteln, die sie aus Pflanzen und Pilzen gewinnen. Damit wollen sie Mensch und Umwelt von chemischen Keulen entlasten- Die Wirkstoffe sollen künftig Holzspielzeuge, Furnierschuhe und andere hölzerne Alltagsgüter auf natürliche Art und Weise vor Nässe, Pilzangriffen, Sonnenbleiche und anderen zermürbenden Einflüssen schützen.

Verbot chemischer Schutzanstriche absehbar

Ein Verbot zahlreicher klassischer chemischer Schutzanstriche sei absehbar, weil viele herkömmliche Holzschutzmittel umweltschädigende und gesundheitsgefährdende Stoffe enthalten, betont Julia Emmermacher vom Institut für Naturstofftechnik an der Dresdner Südhöhe. Die Holzindustrie brauche ökologisch unbedenkliche Alternativen. „Wir entwickeln daher naturbasierte und umweltverträgliche Holzschutzmittel, die sich biotechnologisch herstellen lassen.“

Salbeiblütenernte 2016 bei Bombastus in Freital. Foto: Sabine Mutschke für Bombastus

Salbeiblütenernte 2016 bei Bombastus in Freital. Foto: Sabine Mutschke für Bombastus

„Ein Pflänzchen reicht, um die Welt mit Kallusgewebe zu versorgen“

Dabei setzt die Bioverfahrenstechnik-Ingenieurin auf eine altbekannte Heilpflanze, deren Einsatz gerade im Raum Dresden eine lange Tradition hat: Salbei. Oder besser gesagt: auf deren Selbstheilungskräfte. „Das klingt vielleicht ein wenig komisch, aber wir müssen die Pflanze erst verletzen, um eine Art Wundverschlussgewebe zu gewinnen“, erklärt sie. Nach dem Schnitt mit einem Skalpell trete aus dem Salbei das sogenannte „Kallusgewebe“ aus. Das bestehe aus Zellen, die sich für natürliche „Reparaturen“ in der Pflanze eignen, weil sie noch nicht spezialisiert sind – in dieser Hinsicht ähneln sie den begehrten „Stammzellen“ bei Mensch und Tier. Allerdings sei es nicht notwendig, ganze Salbeifelder mit dem Skalpell zu bearbeiten, betont Julia Emmermacher: „Ein kleines Pflänzchen reicht, um die Welt mit Kallusgewebe zu versorgen.“

Schimmelangriff löst Abwehrreaktion aus

Denn im nächsten Schritt lässt sich das Kallusgewebe vermehren und dann in einer Suspension lösen. Diese Flüssigkeit kommt in einen lichtlosen Bioreaktor. Dort „stresst“ die Ingenieurin die Zellen – aber nicht mit Krach oder Arbeit wie einen Menschen, sondern indem sie ein Filtrat des schwarzen Schimmelpilzes „Aspergillus niger“ beimischt. Auf diesen Schimmelangriff reagiert das Kallusgewebe mit Abwehrstoffen, sogenannten „Sekundär-Metaboliten“, die sich im Zehn-Tages-Takt aus dem Bioreaktor ernten lassen. Speziell hat es die Forscherin dabei auf natürliche Triterpensäure abgesehen, die Pilze abwehren und Wasser abweisen. Und eben das sind die Eigenschaften, die auch ein Holzschutzmittel braucht. „Außerdem gibt es Hinweise, dass unser Zielwirkstoff damit behandelte Hölzer auch gegen Ultraviolett-Strahlen und womöglich sogar gegen Bakterien schützen kann“, berichtet Julia Emmermacher über ihre bisherigen experimentellen Befunde.

Auch Ausgründung steht zur Debatte

Noch zu klären sei beispielsweise durch weitere Versuche, für welche Produkte sich das neue Bio-Holzschutzmittel gut eignet, welche Wirkstoff-Konzentration für einen sicheren Holzschutz nötig ist, ob das Mittel auch über Jahre hinweg für einen stabilen Schutz sorgt und ob es gesundheitlich unbedenklich ist. Um diese und andere Fragen zu klären, hat sie für ihr Projekt „Schuplaholz“ („Biobasierte Schutzmittel aus Pflanzenkulturen für Holzwerkstoffe“) auch Kollegen von der TUD-Professur für Holztechnik und Faserwerkstofftechnik sowie Kooperationspartner aus der Wirtschaft an Bord geholt. Das Unternehmen „Schorn & Groh“ aus Karlsruhe etwa behandelt mit dem Dresdner Bio-Holzschutzmittel probeweise biegsame, lederartige Furniere, damit später andere Partner wie „Nuo Design“ daraus zum Beispiel „vegane“ Schuhe herstellen können. Der norddeutsche Projektpartner „Biopin“ wiederum will den Dresdner Wirkstoff zu einem Naturfarbanstrich weiterentwickeln. Und die „Naturfarbenwerkstatt Dresden“ testet mögliche Verarbeitungs- und Anwendungsverfahren für das Bio-Schutzmittel.

Uni sucht Serienproduzenten

„Außerdem suchen wir noch jemanden, der die Zucht übernimmt, der also eine Serienproduktion unseres Holzschutzmittels aufbaut“, erzählt Ingenieurin Sylvia Franke-Jordan vom TUD-Zentrum für Produktionstechnik und Organisation (CIMTT), die sich um den Transfer der Dresdner Innovation in die Praxis kümmert. Womöglich finde sich dafür ein Industriepartner. Doch auch eine universitäre Firmenausgründung komme infrage.

Universell einsetzbar

Bis zum Frühjahr wollen die beiden Frauen das Projekt bis zur Praxisreife vorangetrieben haben. Von den bisherigen Drei-Liter-Laborreaktoren will Julia Emmermacher den Prozess dann auch auf 70-Liter-Bioreaktoren umstellen. „Dann rechnen wir noch mit rund zwei Jahren bis zur Industriereife“, sagt Sylvia Franke-Jordan. Zuerst sei wohl eher an den Schutz hochpreisiger Holzprodukte zu denken, bei denen es auf gesundheitsverträgliche und umweltfreundliche Lösungen besonders ankomme – etwa Holzspielzeug für Kinder oder Öko-Holzfurnierschuhe für Veganer. „Das Mittel eignet sich aber prinzipiell auch für einen universellen Einsatz.“

Autor: Heiko Weckbrodt

Quellen: TUD, Interview Emmermacher und Franke-Jordan, Nuo Design

-> Mehr Informationen zum Projekt „Schuplaholz“ gibt es hier im Netz

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