Mit «grüner Chemie» Holz vor Wasser schützen

Holz ist ein Material mit Zukunft – es wächst ständig nach, bindet CO₂, lässt sich zu verschiedenen Bau- und Werkstoffen verarbeiten, rezyklieren und zuletzt thermisch verwerten. «Ein super Material», sagt Arnaud Schöni. Der wissenschaftliche Mitarbeiter am Institute for Applied Laser, Photonics and Surface Technologies (ALPS) der BFH-TI macht nur eine Einschränkung: «Das einzige Problem ist, dass Holz Wasser aufnimmt.» Feuchtigkeit verändert seine Struktur, fördert Schimmel und Fäulnis. Hochwirksame Methoden, die dem Holz wasserabweisende Eigenschaften verleihen, werden zwar schon lange erfolgreich eingesetzt. Die Behandlung mit Kunststoffen, Polymeren oder fluorierten Chemikalien ist allerdings problematisch, denn diese bauen sich kaum mehr ab. Insbesondere die Gruppe der PFAS («Ewigkeitschemikalien») belasten die Umwelt massiv.

Potenzieller «Gamechanger»

Arnaud Schöni arbeitet an einem alternativen Verfahren, das ökologisch unbedenklich ist und zum «Gamechanger» werden könnte: die fluorfreie superhydrophobe Oberflächenbeschichtung. In seinem Projekt «VAAKA» behandelt er das Holz mit biobasiertem Ausgangsmaterial – einem Abfallprodukt der Papierindustrie, dem er verschiedene abbaubare Chemikalien zusetzt. Während das Ausgangsmaterial im Holz verbleibt, verdunsten die Chemikalien wieder, können aufgefangen und erneut verwendet werden. Durch die Behandlung verändern sich die Mikro- und Nanostrukturen der Oberfläche und damit die Oberflächenenergie. Das bewirkt, dass sich ein Wassertropfen nicht mehr ausbreitet und in das Holz eindringen kann. Er bildet eine kleine Kugel auf der Oberfläche und perlt ab. Dieses Phänomen kann man auch auf der Lotosblume beobachten. Ihre Blätter werden im Regen nie nass.

Ermutigende Signale der Industrie

Die Idee, auf Holz mit «grüner Chemie» eine wasserabweisende Oberflächenstruktur zu erzeugen, hatte Arnaud Schöni, als er 2023 als Assistent am ALPS tätig war. «Ich wurde von der BFH immer ermutigt, das Verfahren zur Marktreife zu bringen», erzählt Arnaud Schöni. Mit Unterstützung von CoBooster, der Akademie der Wissenschaften Schweiz und dem Innosuisse Start-up Training konnte er sein Projekt vorantreiben und die Nachfrage des Marktes abklären. Diese war ermutigend: Potenzielle Industriepartner zeigten sich grundsätzlich interessiert, falls eine Oberflächenbehandlung mit Kosten von höchstens 3 Franken pro Quadratmeter möglich wäre.

Rückenwind dank «First Ventures»

Das positive Echo aus der holzverarbeitenden Industrie öffnete dem jungen Forscher die Türen zu einer weiteren Finanzierungshilfe: Die Gebert Rüf Stiftung unterstützt ihn derzeit mit einem Beitrag von 50 000 Franken im Rahmen ihres «First Ventures»-Programms. Das ermögliche ihm, die Suche nach industriellen Partnern weiterzuführen. Im Rahmen des Programms besteht zudem die Möglichkeit, bei Erreichen der für Oktober 2026 definierten Ziele einen weiteren Förderbeitrag von bis zu 100 000 Franken zu beantragen. Auch bei anderen Forschungs- und Innovationsförderprogrammen hat Arnaud Schöni Gesuche eingereicht. Die zusätzlichen Mittel würde er hauptsächlich verwenden, um Personal für sein Projekt anzustellen.

Weitere Tests erforderlich

Denn es gibt noch viel zu forschen und zu testen. Wie stabil ist die wasserabweisende Wirkung langfristig, und wie resistent gegen Abrieb? Wie reagiert sie auf UV-Strahlen (Sonnenlicht) und wie auf Frost? Um solche und viele weitere Fragen zu klären, sind umfangreiche Testreihen nötig. Mit diesen will Arnaud Schöni herausfinden, wie verschiedene Zusammensetzungen der dem Ausgangsmaterial beigemischten Chemikalien die Eigenschaften der superhydrophoben Oberfläche beeinflussen. Ein potenzieller Industriepartner hat ihm eine lange Liste der Anforderungen vorgelegt. Ob es gelingt, alle Kriterien zu erfüllen, ist noch ungewiss: «Auch ein Scheitern ist nicht ausgeschlossen.»

Fernziel Firmengründung

Arnaud Schöni äussert sich sehr zufrieden zum Umfeld, das ihm die BFH-TI bietet, um seine praxisorientierte Forschungs- und Entwicklungsarbeit voranzutreiben. Für die Gründung eines Start-up-Unternehmens – oder in einem ersten Schritt eines Spin-offs innerhalb der BFH-Infrastrukturen – sei es noch zu früh. Zuerst müsse eine konkrete Nachfrage des Marktes nach seinem Verfahren vorliegen. Falls es zur Firmengründung komme, stehe er vor neuen Herausforderungen: «Ich habe Kurse in Entrepreneurship belegt, aber bei einer Firmengründung bräuchte ich personelle Verstärkung mit entsprechendem Fachwissen. Ich selbst bin eher der Ingenieur mit Stärken für technische Belange.»

Einsatz für mehr Nachhaltigkeit

Wie bei vielen Ingenieur*innen seiner Generation hat für Arnaud Schöni das Thema Nachhaltigkeit einen hohen Stellenwert: «Nicht alles, was machbar ist, ist gut für die Umwelt. Wir müssen uns immer fragen, welche Konsequenzen unser Tun oder der Einsatz bestimmter Materialien hat.» Wenn die fluorfreie superhydrophobe Beschichtung von Holz ein Erfolg wird, könnte das dazu beitragen, die Belastung der Umwelt mit PFAS zu bremsen und die Stellung des nachhaltigen Werkstoffs Holz weiter zu stärken.