Faszination Technik Smartes Parkett erzeugt Strom 

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In unserer Rubrik „Faszination Technik“ stellen wir Konstrukteuren jede Woche beeindruckende Projekte aus Forschung und Entwicklung vor. Heute: wie Parkettboden dank Rochelle-Salz Strom erzeugt. 

Was, wenn Parkettböden aus Holz nicht nur ästhetisch, sondern künftig auch mit Sensorik überzeugen – und den Strom dafür gleich selbst liefern? Forschende der ETH Zürich und der Empa zeigen in einem gemeinsamen Projekt mit dem Parketthersteller Bauwerk Group, wie moderne und nachhaltige Parkettböden aussehen könnten. Wie sich Parkettböden künftig nicht nur ressourcenschonender herstellen lassen, sondern auch elektrische Spannung erzeugen, haben Forschende der ETH Zürich und Empa gemeinsam mit der Bauwerk Group erforscht.  Im Zentrum des von der Innosuisse geförderten Projekts standen zwei Fragen:

• Wie kann nachhaltiges Parkett mit Holzarten hergestellt werden, die bisher wenig oder nicht genutzt wurden, aber auch in Zeiten des Klimawandels als Ressource zur Verfügung stehen werden?
• Wie kann Holz so funktionalisiert werden, dass es durch mechanische Verformung – wenn etwa Menschen darüber gehen – genügend elektrische Spannung erzeugt, um beispielsweise als Sensor zu dienen?

Pappel- statt Eichenholz

Eichenholz ist aufgrund seiner Härte und Optik die bevorzugte Wahl für Parkett, jedoch begrenzt verfügbar. Die Forschenden unter der Leitung von Ingo Burgert suchten daher nach Alternativen und entschieden sich für Pappelholz, das bisher für die Parkettherstellung keine Bedeutung hat, aber künftig mehr Aufmerksamkeit erfahren könnte, da Pappeln recht widerstandsfähig gegen die Klimaveränderungen sind. Da Pappelholz weicher als Eichenholz ist, wurde es mit grüner Chemie modifiziert und verdichtet. Dabei kam Lignin, ein Nebenprodukt der Papierproduktion, zum Einsatz. Das Ergebnis ist überzeugend: ein nachhaltiges, widerstandsfähiges Parkett mit Eigenschaften vergleichbar mit einem Eichenparkett. 

Rochelle-Salz macht Parkett zum Sensor 

Im zweiten Teilprojekt untersuchten die Forschenden, wie Parkett so modifiziert werden kann, dass durch die Bewegung von Menschen elektrische Spannung erzeugt wird. Wird Holz mechanisch beansprucht, entsteht eine geringe elektrische Spannung durch den sogenannten piezoelektrischen Effekt. Bei natürlichem Holz ist die Spannung jedoch zu klein, um genutzt werden zu können.
Um diese zu steigern, wurde Rochelle-Salz, ein Nebenprodukt der Weinproduktion, in die modifizierte Holzstruktur eingebettet. Rochelle-Salzkristalle sind bekannt für gute piezoelektrische Eigenschaften, aber ihre Sprödigkeit schränkt die Nutzung ein. In Verbindung mit Holz entstand nun eine nachhaltige Hybridstruktur, die erfolgversprechend und zudem recycelbar ist. In dieser Kombination konnten die Forschenden zeigen, dass das modifizierte Parkett als Sensor eingesetzt werden kann, da es durch die Bewegung von Menschen elektrische Spannung erzeugt.

Vom Sensor im Smart Home zum stromerzeugendem Parkett

Mögliche Anwendungen für das piezoelektrische Parkett finden sich zunächst im Bereich Smart Home: So könnten in den Boden integrierte Sensoren beispielsweise an Türen oder unter Fenstern unbefugtes Betreten erkennen und automatisch ein Signal auslösen. Auf längere Sicht streben die Forschenden auch die Herstellung von stromerzeugendem Parkett an. Vor allem stark frequentierte Orte wie Flughäfen oder Einkaufszentren bieten sich dafür an. Auch das Tanzhaus Zürich zeigte bereits Interesse. Die Herausforderung liegt nun in der Skalierung und industriellen Umsetzung.