Mikroorganismen (Pilze, Algen, Flechten und Bakterien) können Materialien bewachsen (Biofilme), ihre Funktion beeinträchtigen, die Lebensdauer verkürzen, den ästhetischen Aspekt negativ verändern und zu hygienischen Problemen führen. Pilze werden meist als Schädlinge wahrgenommen. Gezielt eingesetzt, können sie aber auch willkommene Veränderungen in Materialien hervorrufen. Im Rahmen unserer angewandten Grundlagenforschung versuchen wir die positiven Eigenschaften des Werkstoffes Holz mit Hilfe von Pilzen zu optimieren. Der Einsatz holzzersetzender Pilze führt zu verbesserten Klangeigenschaften von Geigenholz. Die Erhöhung der Imprägnierbarkeit von Fichten- und Tannenholz wird durch definierte Abbauprozesse und damit verbunden durch eine verbesserte Wegsamkeit von Holzveredelungssubstanzen erzielt.

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Klangholz

• Hochwertiges Klangholz zeichnet sich durch eine geringe Rohdichte und einer hohen Biegesteifigkeit aus. Durch gezielte Abbauprozesse lassen sich die akustischen Eigenschaften von Fichten- und Ahornholz verbessern.

Wegsamkeit

• Fichten- und Tannenholz ist weder sehr dauerhaft noch sehr widerstandsfähig und lässt sich schlecht mit Holzschutzmitteln oder anderen Modifizierungssubstanzen imprägnieren.

Biotechnologie

• Holzzersetzende Pilze scheiden Enzyme aus, die Holzpolymere abbauen. Laccasen sind als Lignin abbauende Enzyme für viele biotechnologische Anwendungen interessante Oxidasen. Die können u. a. bei der Herstellung von Holz-Werkstoffen und im Rahmen von «Green Chemistry» eingesetzt werden.
  

• Untersuchung der biogenen Zerstörung resp. Korrosion von Holz, Kunststoffen, Metallen, organischer und anorganischer Baustoffe
• Forschung zur gezielten Modifikation von Holzeigenschaften durch Pilzwachstum
• Bestimmung der Dauerhaftigkeit von Materialien gegenüber Mikroorganismen unter verschiedenen Klimaeinflüssen
• Ermittlung der biologischen Wirkung von Schutzmitteln und -verfahren gegen Material zerstörende und -verfärbende resp. Schimmel bildende Pilze

Allgemeiner Kontakt: Francis Schwarze

Mycowood: Klangholz für den Geigenbau
Die Qualität Holz für den Bau von Musikinstrumenten (Klangholz) wird massgeblich durch seine physikalischen Eigenschaften bestimmt. Sehr gut geeignet ist Holz mit geringer Dichte, hoher Schallgeschwindigkeit und hoher Biegesteifigkeit. Denn dadurch verbessern sich die Resonanzeigenschaften des Musikinstruments und die Klangabstrahlung steigt. Ziel unserer Forschungen ist es, die Materialqualität von Klangholz zu verbessern, in dem es unter bestimmten Umgebungsbedingungen durch aufgesuchte Pilze bewachsen wird. Diese Pilze unterscheiden sich von den bekannten holzabbauenden Pilzen dadurch, dass sie zwar die Dichte des Holzes reduzieren, nicht aber die Ausbreitung von Schallwellen behindern oder die feste Holzstruktur zerstören. Wir entwickeln und optimieren die Behandlungsverfahren für die Pilzmodifikation von Fichten- und Ahornholz und ermitteln die Faktoren, die für die Materialqualität entscheidend sind: Gewichtsverlust, Schallgeschwindigkeit, Biegesteifigkeit, Eigenfrequenzen und weitere physikalische Materialeigenschaften. Auf der Grundlage eines patentierten Verfahrens, ist geplant, eine Prototyp-Geige aus pilzbehandeltem Holz zu bauen.
Kontakt:  Francis Schwarze

Verbesserung der Wegsamkeit von Fichtenholz durch Pilzbehandlung
Verschlossene Hoftüpfel des Fichtenholzes sind dafür verantwortlich, dass die Behandlung mit Imprägnier- und Holzschutzmitteln als Massnahme zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegen einen Holzabbau durch Mikroorganismen schwierig und aufwendig ist. Könnten die Hoftüpfel nachträglich wieder geöffnet werden, so liesse sich das Holz viel einfacher imprägnieren. Mit dem Pilz Physisporinus vitreus, einem Weissfäuleerreger, haben wir einen holzabbauenden Pilz gefunden, der als erstes die verholzten Membranen der Hoftüpfel abbaut, bevor er die für die Holzfestigkeit verantwortlichen Zellwände zersetzt. Derzeit verfeinern wir die Wachstums und Besiedlungsbedingungen für den Pilz und bereiten die Umsetzung des patentierten Verfahrens für biotechnologische Zwecke in einer Pilotanlage vor.
Kontakt: Francis Schwarze

Widerstandsfähigkeit von thermisch-hydromechanisch verdichtetem Holz (THM) gegenüber Pilzbefall
Vor kurzem wurde ein Verfahren zur Verdichtung von Holz durch eine mechanische Komprimierung gefolgt von einer hydrothermischen Nachbehandlung entwickelt. Das behandelte Holz ist um ein mehrfaches dichter als das Ausgangsmaterial, zeigt eine verminderte Hygroskopizität, wesentlich verbesserte mechanische Eigenschaften sowie ein geringes Formgedächnis. Zielsetzung unsere Forschung ist es, die Prinzipien und Mechanismen zu verstehen, die für die erhöhte Dauerhaftigkeit von THM-verdichtetem Holz verantwortlich sind. Dazu untersuchen wir die Holzzersetzungsmuster und Abbauraten holzzerstörender Pilze am modifizierten Holzsubstraten, analysieren die mikro-morphologische Struktur des verdichteten Holzes und bewerten die Parameter, die für die Eliminierung des Formgedächnisses des Holzes verantwortlich sind.
Kontakt:  Francis Schwarze

Entwicklung von dauerhaften, fungizidarmen Beschichtungssystemen für Holzfassaden
An Holzfassaden, die mit wasserlöslichen Anstrichsystemen behandelt sind, treten in den letzten Jahren bereits nach kurzer Zeit Verfärbungen und Schäden durch Schimmel- und Bläuepilze auf. Im Rahmen eines KTI-Forschungsprojektes werden in Zusammenarbeit mit der Fachhochschule für Architektur, Bau und Holz (HSB Biel), sowie Industriepartnern aus den Bereichen der holzverarbeitenden, holzschutzmittel- und lackproduzierenden Industrie zahlreiche wasserlösliche Formulierungen untersucht. Durch die kombinierte Betrachtung biologischer, physikalischer und chemischer Faktoren sollen die Ursachen für einen verfrühten Pilzbefall erkannt werden. Unsere Forschungen untersuchen, ob die Anstrichsysteme selbst den Pilzen als Nahrung dienen können, ermitteln die Resistenz der fungiziden Ausrüstung gegenüber Witterungsfaktoren wie Hitze, Kälte, Auswaschung und UV-Licht. Wir ermitteln die Sporenhaftung auf der Oberfläche und das Auskeimverhalten der Sporen und beurteilen, ob eine biotechnologische Vorkonditionierung der Holzoberfläche vor dem Farbauftrag eine bessere Aufnahme und Tiefenwirkung der Schutzmittel bewirkt.
Kontakt:  Francis Schwarze