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Holz

Versteinerung im Eiltempo

Von Manfred Lindinger
 - 17:39

Versteinerte Hölzer sind eindrucksvolle Kunstwerke der Natur, die man auf allen Kontinenten findet. Berühmt sind beispielsweise die Vorkommen aus dem Petrified Forest National Park in Arizona. Die schier unermeßliche Farben- und Formenvielfalt ist das Ergebnis von komplizierten Prozessen, die Millionen von Jahren dauern. Mit einem Blitzrezept ist es Forschern vom Pacific Nordwest National Laboratory in Richland (Washington) nun gelungen, die langwierigen natürlichen Vorgänge auf wenige Tage zu verkürzen.

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Versteinerung im Labor


In der Natur entsteht versteinertes Holz, wenn Bäume beispielsweise von dicken Lavaschichten begraben werden. Ohne jeglichen Kontakt mit dem Sauerstoff der Luft werden die Bestandteile wie Lignin im Lauf der Zeit herausgelöst und durch Mineralien ersetzt, die aus der umgebenden Erde stammen. Das können Kalkspat, Eisensulfide oder Kieselsäure sein, wie es häufig der Fall ist. Aus den Mineralien entsteht schließlich Quarz.

Die amerikanischen Forscher haben für ihre Zwecke im Prinzip ein ganz ähnliches Rezept genutzt, nur daß sie einzelne Schritte modifizierten und in viel kürzerer Zeit ablaufen ließen. Yongsoon Shin und seine Kollegen gaben zunächst für zwei Tage einige etwa einen Kubikzentimeter große Holzwürfel von Pappeln und Kiefern in ein Bad aus verdünnter Salzsäure. Danach tauchten sie die Proben für weitere zwei Tage in eine Kieselsäurelösung. Anschließend wurden die Holzstückchen an der Luft getrocknet und dann zwei Stunden lang auf 1400 Grad erhitzt. Weil während des Erhitzens das Holz nicht mit Sauerstoff in Kontakt kommen durfte, wurde die Luft des Ofens durch Argon ersetzt. Anschließend ließ man die Proben in der Argonatmosphäre auf Raumtemperatur abkühlen.

Sliziumkarbid statt Lignin


Wie Shin und seine Kollegen in der Zeitschrift "Advanced Materials" (Bd. 17, S. 73) berichten, löste die Salzsäure zunächst die Bestandteile des Holzes, vor allem Lignin, heraus. Unter der Hitze reagierte das Silizium der Kieselsäure mit dem Kohlenstoff des Holzes zu Siliziumkarbid. Das Endprodukt war zwar kein versteinertes Holz im eigentlichen Sinn, aber eine extrem harte Keramik. Insbesondere wies diese die gleiche Mikrostruktur auf wie das ursprüngliche Holz, einschließlich der vielen Poren und Mikrokanäle, wie elektronenmikroskopische Untersuchungen zeigten.

Die Forscher um Shin glauben deshalb, daß sich das mineralisierte Holz als Filter oder als Bauteil für chemische Trennprozesse nutzen läßt. In vielen Labors setzen Materialwissenschaftler große Hoffnungen auf künstlich mineralisierte Materialien, da diese die luftige Beschaffenheit natürlicher Produkte und die Eigenschaften wie Härte und Widerstandsfähigkeit, die von modernen Werkstoffen gefordert werden, in sich vereinigen.

Quelle: Frankfurter Allgemeine Zeitung, 02.02.2005, Nr. 27 / Seite N2
Manfred Lindinger
Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.
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