Porträt des Nationalen Forschungsprogramms (NFP 66)

Ressource Holz

Inhaltsverzeichnis

1 EditorialRessource Holz: Plädoyer für eine Nutzung mit Köpfchen

3 ÜberblickRohstoff Holz: Vielseitig verwertbar und doch oft verkannt

6 ForschungNFP 66 mit breiter Auslegeordnung

28 WissenstransferDialog und Vernetzung als Erfolgsfaktoren

30 GlossarKernbegriffe

31 Informationen

www.nfp66.ch

Was ist ein NFP?Die Nationalen Forschungsprogramme (NFP)

leisten wissenschaftlich fundierte Beiträge zur

Lösung dringender Probleme von nationaler

Bedeutung. Sie werden vom Bundesrat be-

schlossen, dauern vier bis fü�nf Jahre und sind

mit 5 bis 20 Millionen Franken dotiert. Die NFP

sind problemorientiert, sie haben eine inter-

und transdis ziplinäre Ausrichtung, in ihnen

sind einzelne Forschungsprojekte und -gruppen

im Hinblick auf ein definiertes Gesamtziel

hin koordiniert.

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Editorial

Ressource Holz: Plädoyer für eine Nutzung mit Köpfchen

Holz macht rund neunzig Prozent derweltweit vorhandenen Biomasse aus.Und es wächst bekanntlich auch ohneviel menschliches Dazutun stetig nach.Dies alleine sollte eigentlich Anlass ge-nug sein, den nachlässigen Umgang mitHolz hierzulande und auch anderswoohne ideologische Scheuklappen zu hin-terfragen.Alle Welt spricht von drohender Roh-

stoffknappheit, vom baldigen Ende des Erdölzeitalters, der Klimaerwärmung sowie den Treibhausgasen als grosseÜbeltäter. Dabei wird oft vergessen, dassHolz als erneuerbare Ressource und als wichtiger Kohlendioxid-Speichereine Schlüsselrolle in der globalen Roh-stoffver sorgung und Klimapolitik

spielen kann, wenn es nur intelligentergenutzt wird.Doch was heisst intelligentere Holz-

nutzung? Eine definitive Antwort aufdiese Frage wäre verfrüht und wird es ineinfacher Form wohl auch nie geben.Doch an der landläufigen Vorstellung,dass Holz sich vornehmlich für Balkenund Bretter eignet oder einfach zum Verbrennen gut ist, darf und muss gerüt-telt werden. Die Bezeichnungen einiger unserer Forschungsmodule – «Chemika-lien», «Energie», «Komponenten», «Trag-werke und Gebäude» – machen deutlich,dass wir in diesem Programm bewussteine breite Auslegeordnung und eineganzheitliche Betrachtung der RessourceHolz anstreben. Dr. Martin Riediker

Punkto Holznutzung sind nicht nurdie Forschungswelt, sondern auch dieWirtschaft und die Politik gefordert. DieChancen für eine Steigerung der holz -basierten Wertschöpfung und der Wett-bewerbsfähigkeit der Wald- und Holz-wirtschaft sind in der Schweiz intakt. Esgilt aber, in der Wirtschaft die entsprechen- den Innovationsschübe auszulösen unddie Rahmenbedingungen für eine nach-haltige Holzbereitstellung zu verbessern.Das NFP 66 legt grossen Wert darauf,

die erarbeiteten Lösungen aus der Wis-senschaft in die Wirtschaft umzusetzen,denn nur so kann Wertschöpfung statt-fin den. Im Verlauf des Programms werdender Schweizerische Nationalfonds unddie Forschenden eng mit der Kommissionfür Technologie und Innovation KTI zu-sammenarbeiten, um erfolgversprechen -de Forschungsprojekte in KTI-Projektezu überführen.

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Editorial

Neuartige Ansätze und Technologiensollen in Zukunft eine vielfältigere undvor allem effizientere Holznutzung er-möglichen, selbst wenn dies zu einerstärkeren Konkurrenz zwischen den ver-schiedenen Verwendungsformen führt.Holz und Wald, Holz- und Waldwirt-

schaft bilden bekanntlich eine engeKlammer. Deshalb will sich das NFP 66auch dem gesamten Stoffkreislauf vonHolz, den Marktmechanismen und ins-besondere dem Problem der unge nü gen-den Rohholzbereitstellung annehmen.Ziel ist es, das Management der RessourceHolz über dessen gesamten Lebenszy-klus – von der Bereitstellung und Nutzungbis zur Wiederverwertung und Entsor-gung – auch in der Schweiz nachhaltig zuverbessern. Dabei sind selbstverständ-lich ökologische, ökonomische und auchsoziale Aspekte zu berücksichtigen undim Konfliktfall abzuwägen.

Die Mitglieder der Leitungsgruppedes NFP 66 freuen sich sehr, die For-schungsteams in ihrer Arbeit zu begleitenund mit Entscheidungstragenden in Po-litik und Wirtschaft den Dialog über eineverbesserte Holznutzung aufzunehmen.Zudem setze ich mich nach Kräften dafürein, dass der Wissens- und Technologie-transfer zwischen Forschenden und derIndustrie zum Tragen kommt und mög-lichst viele der Forschungsresultate späterim Markt Fuss fassen können. Allen, dieans Gelingen des NFP 66 beitragen, seian dieser Stelle herzlich gedankt.

Dr. Martin RiedikerPräsident der Leitungsgruppe des NFP 66

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Überblick

Rohstoff Holz: Vielseitig verwertbar und doch oft verkannt Als Rohstoff für die Erzeugung von Wärme und Licht benutzte es bereits der Urmensch.

Seit der frühen Antike spielt Holz dank seiner Robustheit und Verwendungsvielfalt eine

zentrale Rolle im Fortschritt der Menschheit. Nun zwingen uns Ressourcenknappheit und

Klimaschutz dazu, Holz als nachwachsenden Rohstoff künftig noch intelligenter als bis

anhin zu nutzen.

Die Bekämpfung der Treibhausgase unddie Verknappung fossiler Ressourcen haben nachwachsende Rohstoffe wie dasHolz in den Fokus von Politik, Wirtschaftund Wissenschaft gerückt. Der vermehr -te Einsatz erneuerbarer Ressourcen undderen effiziente Verwertung gelten heuteneben Sparanstrengungen als zentraleVoraussetzungen für Wirtschaftswachs-tum und globale Versorgungssicherheit.

Holz gehört weltweit zu den bedeu-tendsten nachwachsenden Rohstoffen,welche grosse Mengen von Kohlendioxidspeichern. Wie andere Länder Europasverfügt die Schweiz – trotz vielfältigerVerwertungsmöglichkeiten – über sehrgrosse Holzvorräte und beklagt eineÜberalterung bzw. Unternutzung desWaldes. Das Potenzial für eine vermehrteHolznutzung ist somit auch in der

Schweiz vorhanden. Es bedarf jedochgezielter Mobilisierungsanstrengungen,um mehr Holz in der richtigen Qualitäteiner möglichst nachhaltigen Verwer-tung zuzuführen.Holz ist ein multifunktionales Mate-

rial, dessen Substitutionspotenzial fürAnwendungen, in welchen bisher Erdölund andere nicht erneuerbare Ressour-cen dominierten, häufig verkannt wird.

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Überblick

So kann Holz als Rohstoff für Grund- chemikalien, für neuartige Kunststoffeund Komponenten sowie für eine Viel-zahl von wegweisenden (Bau-)Materia-lien dienen. Zudem eröffnen neue Erkenntnisse in der Nanotechnologiewie in der Makrotechnologie dem Holzbisher verschlossene Anwendungsbe-reiche. Daneben spielt Holz eine wich-tige Rolle als Ersatz für fossile Brenn-stoffe. Energieholz findet vor allem infester Form (Brennholz, Pellets etc.) Verwendung, künftig womöglich ver-mehrt auch als gasförmiger oder flüssi-ger Energieträger dank geeigneter Umwandlungsprozesse.

Notwendig ist heute in Politik

und Wissenschaft eine ganzheitliche

Betrachtung der Ressource Holz.

«Multiple Verfahren» oder «Kaska-dennutzung» sind in Zukunft die Schlag-worte für die stoffliche und/oder ener- getische Verwertung von Holz. Das Ziel aller Bestrebungen wird es sein, mit ge-eigneten Verfahren und Anwendungendas Substitutionspotenzial von Holz opti-mal auszuschöpfen. Insbesondere die sequentielle Holznutzung («zuerst stoff-liche, dann energetische Verwertung»)soll sich in Wirtschaft und Gesellschaftfortan besser behaupten können. DieHerausforderung besteht darin, die tradi- tionelle Holzverwertungskette effizienterzu gestalten und neue Umwandlungs-und Anwendungsverfahren für Holz zuerschliessen. Hierzu muss die indus-trielle Basis mit hoher Wertschöpfungs-kraft geschaffen werden, verbunden mit der Fähigkeit zum Export von ent-

sprechenden Produkten und entwickel-tem Know-how.

Genau hier setzt das Nationale For-schungsprogramm «Ressource Holz»(NFP 66) an. In interdisziplinären Pro-jekten erforschen Wissenschaftlerinnenund Wissenschaftler aus verschiedenenForschungsinstitutionen der Schweizwährend fünf Jahren Holz als Rohstoff,dies von der molekularen Ebene (Fasern,Fibrillen) bis zur makroskopischen Skala(grosse Strukturen). Ziel ist es, für einebreitere Holzverwertung die natur -wissenschaftlichen und materialtechni-schen Voraussetzungen zu schaffen,

Holz hat ein hohes und häufig

noch verkanntes Potenzial zum Ersatz

nicht erneuerbarer Ressourcen.

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wettbewerbsfähige Technologien zu entwickeln und die Ressourcenverfüg-barkeit in der Schweiz zu verbessern.Notwendig ist heute in Politik und

Wissenschaft eine ganzheitliche Betrach- tung der Ressource Holz, indem die ver-schiedenen Bestandteile, Ausprägungenund Nutzungspotenziale erfasst und der gesamte Stoffkreislauf dieses vielver-sprechenden Rohstoffes einbezogen werden. Diesbezüglich steht das NFP 66den Forschungsaktivitäten und Ressour-censtrategien in der Europäischen Unionsehr nahe, die ebenfalls auf eine stärkerePositionierung der holzbasierten Wert-schöpfungsketten abzielen.

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Ziel des NFP 66 ist eine intelligente Ver-wertung von Holz über dessen gesamtenLebenszyklus. Im Zentrum stehen • vertieftes Verständnis holzbasierterStoffflüsse, Verbesserungen in der Holz- bereitstellung sowie Entscheidungs hilfenfür Behörden und für die Wald- undHolzwirtschaft; • neue Erkenntnisse und Technologienzur Verwendung von Holz als Bausteinfür chemische Produkte und zur Erzeu-gung neuartiger Verbundstoffe;

• technische Weiterentwicklungen bei derEnergiegewinnung mit Holz und beidessen Verwendung als Konstruktions-material für Tragwerke und Gebäude;• die Stärkung der holzbasierten Wert-schöpfung und Wettbewerbsfähigkeit,den Aufbau von Fertigkeiten und For-schungskapazitäten in der Schweiz so-wie entsprechende Innovationsschübein der Wirtschaft.

NFP 66 mit breiter AuslegeordnungDas NFP 66 verfügt über einen Finanzrahmen von 18 Millionen Franken und vereinigt

insgesamt 30 Forschungsprojekte. Diese widerspiegeln das breite Spektrum neuer Holz-

nutzungsansätze in der Chemie, der Materialtechnologie, dem Bau- und dem Energiesektor.

Als Querschnittsthemen werden auch die Verfügbarkeit von Rohholz erforscht sowie

holzbasierte Stoffflüsse im Hinblick auf eine Lebens zyklus-Optimierung analysiert.

Forschung

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Das NFP 66 fokussiert auf sechs The-menbereiche, die zentrale Aspekte derholzbasierten Wertschöpfungsketten be-inhalten. Zwei der thematischen Module(M1 und M6) beschäftigen sich mit derVerbesserung der Rohholzbereitstellungsowie mit dem nachhaltigen Stoffkreis-

lauf-Management. In den vier weiterenModulen (M2 bis M5) stehen die Verwer-tungsmöglichkeiten von Holz für Grund-chemikalien, zu Energiezwecken, fürneuartige Komponenten sowie für Trag-werke und Gebäude im Zentrum derForschungsarbeiten.

Die sechs thematischen Module des NFP 66

M1: Ökonomische Voraussetzungen / Bereitstellung

M6: Lebenszyklus-Analysen

M2: Chemikalien

M3: Energie

M4: Komponenten

M5: Tragwerke

und Gebäude

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Forschung

Das NFP 66 «Ressource Holz» ist überdiverse Plattformen und Forschungsver-bünde gut ins internationale Umfeld ein-gebettet und mit aktuellen Forschungs-aktivitäten im EU-Raum abgestimmt. Gleichzeitig trägt das NFP 66 den Beson-derheiten der Schweizer Wald- undHolzwirtschaft und anderen nationalenRahmenbedingungen Rechnung. Auf-gabe des Wissenstransfers wird sein,massgebliche Akteurinnen und Akteureaus Politik, Verwaltung und Wirtschaftüber die im NFP 66 gewonnenen Er-kenntnisse ins Bild zu setzen und sie zuunterstützen, in ihrem Verantwortungs-bereich günstige Rahmenbedingungenzugunsten einer möglichst nachhaltigenNutzung von Holz zu schaffen.

Das NFP 66 will die holzbasierte

Wertschöpfung und Wettbewerbs-

fähigkeit der Schweiz stärken.

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Die 30 Projekte des NFP 66 im ÜberblickWeitere Informationen zu den Forschungsprojekten auf

www.nfp66.ch

Modul 1: Rohholz – Verfügbarkeit, Beschaffungspolitik und -prozesse

1.1 MOBSTRAT: Strategien zur Holzmobilisierung aus Schweizer WäldernDr. Peter Brang, Eidgenössische Forschungsanstalt WSL, Birmensdorf

1.2 Ökonomische Analyse Schweizer HolzmärkteDr. Roland Olschewski, Eidgenössische Forschungsanstalt WSL,

Birmensdorf

1.3 Den Holzmarkt verstehen: zwischen Versorgung und MultifunktionalitätProf. Milad Zarin-Nejadan, Universität Neuenburg

Modul 2: Holz als Rohstoff für verwertbare chemische Substanzen

2.1 Aufspaltung von Lignin zur Herstellung aromatischer VerbindungenProf. Philippe Corvini, Fachhochschule Nordwestschweiz, Muttenz

2.2 Simultane Umwandlung von Holz in chemische GrundprodukteProf. Paul Dyson, EPF Lausanne

2.3 Kombinierte Herstellung von Treibstoffen und Chemikalien aus HolzProf. Philipp Rudolf von Rohr, ETH Zürich

2.4 Entwicklung künstlicher Proteine für eine bessere chemische Nutzung von HolzProf. Florian Seebeck, Universität Basel

2.5 Einstufige Fermentation von Holz zu Ethanol in einem Membran-Biofilm-ReaktorDr. Michael Hans-Peter Studer, Berner Fachhochschule, Zollikofen

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Forschung

Modul 4: Holz als Material für Komponenten

4.1 Holz und Holzwerkstoffe mit verbesserten Eigenschafts profilenfür den HolzbauProf. Ingo Burgert, ETH Zürich

4.2 Nanotechnologie im Dienste der HolzkonservierungProf. Alke Fink, Universität Freiburg Schweiz

4.3 Neue Verarbeitungsmethoden für Cellulose-NanokompositeProf. Christoph Weder, Universität Freiburg Schweiz

4.4 Cellulose-Nanofibrillen in HolzbeschichtungenDr. Tanja Zimmermann, EMPA, Dübendorf

4.5 Behandlung von Holzoberflächen mit Hilfe von PhotoinitiatorenProf. Hansjörg Grützmacher, ETH Zürich

4.6 UV-Selbstschutz von Holzoberflächen durch CellulosefasernDr. Thomas Volkmer, Berner Fachhochschule, Biel

2.6 Freie Radikale im Lignin als Schlüssel zur Herstellung «grüner» ChemikalienDr. Frédéric Vogel, Paul Scherrer Institut (PSI), Villigen

Modul 3: Energetische Nutzung von Holz

3.1 Optimierte Rostfeuerungen für HolzbrennstoffeProf. Thomas Nussbaumer, Hochschule Luzern

3.2 Herstellung von hochreinem Wasserstoff aus HolzProf. Christoph Müller, ETH Zürich

3.3 Heissgasreinigung für eine hocheffiziente und wirtschaftlicheHolzenergienutzungDr. Serge Biollaz, Paul Scherrer Institut (PSI), Villigen

3.4 Synthetisches Erdgas aus Holz – Wie kann man die Synthese optimieren?Dr. Tilman J. Schildhauer, Paul Scherrer Institut (PSI), Villigen

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4.7 Extraktion von Tanninen aus Rinden heimischer NadelhölzerDr. Frédéric Pichelin, Berner Fachhochschule, Biel

4.8 Klebverbindungen in Tragwerkselementen aus LaubholzProf. Peter Niemz, ETH Zürich

4.9 Ultra-leichte bio-basierte Holzwerkstoffplatte mit SchaumkernDr. Heiko Thoemen, Berner Fachhochschule, Biel

Modul 5: Holz als Material für Tragwerke und Gebäude

5.1 Bemessung geklebter Verbindungen im HolzbauProf. Till Vallée, Hochschule für Technik und Architektur, Freiburg

5.2 Neuartige, zuverlässige Tragwerke aus BuchenholzProf. Andrea Frangi, ETH Zürich

5.3 Akustisch optimierte Deckenkonstruktion aus HartholzDr. Lubos Krajci, EMPA, Dübendorf

5.4 Erdbebengerechtes Holztragwerk für mehrgeschossige BauwerkeDr. René Steiger, EMPA, Dübendorf

5.5 Robotergestützte Assemblierung komplexer HolztragwerkeProf. Matthias Kohler, ETH Zürich

5.6 Holz und Holz-Leichtbeton als Baustoffe der Zukunft?Prof. Daia Zwicky, Hochschule für Technik und Architektur, Freiburg

Modul 6: Lebenszyklus-Analyse holzbasierter Stoffflüsse

6.1 Wood2CHem: Eine Informatikplattform für die Entwicklung der BioraffinerieProf. François Maréchal, EPF Lausanne

6.2 Ökologische Nutzung der Holzressourcen in der SchweizProf. Stefanie Hellweg, ETH Zürich

Ausführliche Porträts der aktuellen Forschungsprojekte siehewww.nfp66.ch

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Forschung

Modul 1: Rohholz – Verfügbarkeit, Beschaffungs -politik und -prozesse

Verlässliche Informationen über die Ver-fügbarkeit und Beschaffenheit von Holz-ressourcen sind für viele Forschungs -bereiche des NFP 66 von Bedeutung. Dieintensive und nachhaltige Holznutzungist auf eine funktionsfähige und wirt-schaftliche Holzversorgung angewiesen.Wie in der Schweiz die Verfügbarkeit

und Mobilisierung von Rohholz in der er- forderlichen Art und Qualität verbessertwerden kann, ist die Frage in diesemQuerschnittsmodul. Die Forschungsre-sultate sollen die relevanten Akteurezu neuen Beschaffungspolitiken anregen,die effizientere Holzversorgung gewähr-leisten und die Konkurrenzfähigkeit derholzbasierten Industrie stärken.

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Die drei bewilligten Projekte zielen aufein besseres Verständnis des SchweizerHolzmarktes ab und ergänzen sich me-thodisch sinnvoll.

Projekt 1.1:MOBSTRAT: Strategien zur Holzmobilisie-rung aus Schweizer WäldernIn Schweizer Wäldern stehen rund 400 Millionen Kubikmeter Holz. Davonwerden jährlich etwa fünf Millionen Kubikmeter genutzt. Wie lässt sich mehrHolz nutzen? Was kostet dies und wasbringt es? Unter der Leitung von PeterBrang (Eidgenössische ForschungsanstaltWSL) arbeiten Forschende der Natur- undSozialwissenschaften sowie Vertre terinnenund Vertreter aus der Waldbran che zusam- men, um Wege zur vermehrten Holz nut-zung aufzuzeigen. Besonderes Augen merkliegt auf der Senkung der rekordhohen

Holzvorräte, ohne dabei wichtige Wertewie die Artenvielfalt oder den Schutz vorNaturgefahren zu gefährden.

Projekt 1.2:Ökonomische Analyse Schweizer HolzmärkteAufgrund der Konkurrenz zwischen ver- schiedenen Einsatzmöglichkeiten vonHolz ist entscheidend, unter welchen Um- ständen und für wen Holz tatsächlichverfügbar ist. Das Forschungsteam vonRoland Olschewski (EidgenössischeForschungsanstalt WSL) nimmt das bisherwenig erforschte Verhalten der Akteureim Forstsektor unter die Lupe und er-fasst dieses in einem agenten-basiertenModell zusammen mit der Holzmarkt-struktur in mehreren Fallstudienregionen.Damit können Marktentwicklungenfrühzeitig erkannt und Anreizsysteme

zur Verbesserung der Holzverfügbarkeitund -verwendung geprüft werden.

Projekt 1.3:Den Holzmarkt verstehen: zwischen Versorgung und MultifunktionalitätWelche Faktoren beeinflussen die Funk-tionsweise und die Performance des Holz-marktes am stärksten? Welche Bedeutungund welchen Wert weisen die Waldleistun- gen zugunsten der Öffentlich keit auf?Auf dieser Basis sollen Ansätze für einbesseres Funktionieren des Holzmarktesentwickelt werden. Das Pro jekt unter derLeitung von Milad Zarin-Nejadan (Uni-versität Neuenburg) analysiert den Holz-markt sowohl global als auch detailliertim Hinblick auf Angebot und Nachfrage,theoretisch wie empirisch und mit Hilfegeeigneter statistischer und ökonometri-scher Methoden.

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Forschung

Modul 2: Holz als Rohstoff für verwertbare chemische Substanzen

Besondere Bedeutung erlangt in Zukunftdie Umwandlung von Rest- und Ge-brauchtholz in hochwertige Komponen-ten, zum Beispiel für die chemische undpharmazeutische Industrie und für dieKunststoffherstellung.Die Forschungsprojekte in diesem

Modul befassen sich mit neuen Techno-logien für die Verwendung von Holz alsBaustein für chemische Produkte undmit der Entwicklung neuer Anwendun-gen für Holzrohstoffe wie Fasern und Ligninderivate. Im Zentrum der For-schungsarbeiten stehen neuartige Ver-fahren, um Cellulose-Nanofibrillen zugewinnen, Tannine zu extrahieren, Holzmittels biochemischer Methoden zu

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zerlegen und die Behandlung von Ligninim Oxidationsprozess zu erforschen.

Projekt 2.1:Aufspaltung von Lignin zur Herstellung aromatischer VerbindungenLignin, das zusammen mit der Celluloseden wichtigsten Bestandteil der verholz-ten pflanzlichen Gewebe darstellt, bietetein grosses Potenzial für die Herstellungwertvoller Chemikalien. Aufgrund derStruktureigenschaften von Lignin ver-spricht die Kombination aus chemischenund biologischen Umwandlungsprozessenmehr Erfolg als die bisher verwendetenVerfahren. Das Forschungsteam vonPhilippe Corvini (Fachhochschule Nord-westschweiz) testet verschiedene Verfah-renskombinationen, um die Ausbeute an nützlichen Produkten zu maximieren.

Projekt 2.2:Simultane Umwandlung von Holz in chemische GrundprodukteDerzeit kann nur eine sehr geringe Anzahl wirtschaftlich interessanter Ver-bindungen direkt aus Holzbiomasse ge-wonnen werden, ohne auf Fermentationzurückzugreifen. Die Gruppe um PaulDyson (EPF Lausanne) entwickelt hier-für hocheffiziente Nanokatalysatorenund multifunktionelle Katalysesysteme.Ihre Forschungsarbeiten führen poten-ziell zu neuen, effizienten Reaktions-wegen, die in Pilotanlagen in grösseremMassstab zum Einsatz kommen sollen.

Projekt 2.3:Kombinierte Herstellung von Treibstoffenund Chemikalien aus HolzBiotreibstoffe aus Holz haben im Ver-gleich zu solchen aus Maisstärke oder

Zuckerrohr wirtschaftliche und ökologi-sche Vorteile. Holz lässt sich jedoch auf-grund der starken Verflechtung seinerKomponenten – Cellulose, Hemicellulosenund Lignin – deutlich schwieriger zu Bio- treibstoffen umwandeln. Das Forschungs-team um Philippe Rudolf von Rohr (ETHZürich) sucht neue Wege zur Vorbehand-lung von Holz, um dessen Struktur aufzu- brechen. Die Forschenden kombinierendabei den Heisswasseraufschluss mitdem Einsatz sogenannter Radikalfänger.

Projekt 2.4:Entwicklung künstlicher Proteine für einebessere chemische Nutzung von HolzHolz ist biologisch schwer abbaubar, weilderen Bausteine, die Ligninpolymere,chemisch sehr stabil sind und weil nurdessen Oberfläche für Enzyme zugäng-lich ist. Wie erkennen Lignin abbauende

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Forschung

schaften, mit besonderem Augenmerkauf die freien Radikale. Gelingt es, dieArt und Konzentration dieser besondersreaktionsfreudigen Moleküle zu beein-flussen, könnte dies zu neuen Verfahrenfür die Herstellung von «grünen» Chemi-kalien führen.

Michael Studer (Berner Fachhochschule)ist daran, mit Hilfe eines speziellen Re-aktors und geeigneter Mikroorganismendie Gewinnung von Ethanol aus Holz zuvereinfachen. Dadurch könnte Ethanolnachhaltig, effizient und auch dezentralin einem forst- oder landwirtschaftlichenUmfeld hergestellt werden, wobei dieTransportwege für die benötigte Biomassekurz blieben.

Projekt 2.6:Freie Radikale im Lignin als Schlüssel zurHerstellung «grüner» ChemikalienIn diesem Projekt lösen Forschendeunter der Leitung von Frédéric Vogel(Paul Scherrer Institut) Lignine aus Buche, Fichte, Pappel und Kiefer mit be-kannten chemischen Methoden herausund analysieren deren Zusammen -setzung, Struktur und chemische Eigen-

Enzyme die Oberfläche ihres Substrats?Wie verändert sich die Aktivität dieserEnzyme, wenn sie sich an der Substrat-oberfläche anlagern? Können Lignin erkennende Proteindomänen diesen En-zymen zu grösserer Aktivität verhelfen?Um diese Fragen zu beantworten, kon-struiert die Forschungsgruppe um Florian Seebeck (Universität Basel) ver-schiedene künstliche Proteine und Proteinkomplexe und charakterisiert de-ren Lignin abbauende Aktivität.

Projekt 2.5: Einstufige Fermentation von Holz zu Etha-nol in einem Membran-Biofilm-ReaktorIm Mittelpunkt des Projekts stehen Verfahrensverbesserungen zur Produk-tion von Bioethanol aus Holz als um-weltfreundliche Alternative zu fossilenTreibstoffen. Das Forschungsteam von

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Forschung

Modul 3: Energetische Nutzung von Holz

Grosses Interesse besteht heute daran,Technologien, Prozessketten und Systemeweiterzuentwickeln, um Schwach-, Rest-und Gebrauchtholz in Wärme, Stromoder sogar in Treibstoffe umzuwandeln.Wichtig ist dabei, den Wirkungsgrad zu maximieren, möglichst wenig Schad-stoffe freizusetzen und möglichst vielfossile Brennstoffe zu ersetzen. Die Forschungsprojekte in diesem

Modul schliessen spezifische Lücken inder «holznahen» Energieforschung. Sie sollen zur Überwindung von techni-schen Barrieren für die nachhaltige Verwendung von Holz als Energieträgerbeitragen. Zudem können sie neue Per-spektiven für die kombinierte Nutzungverschiedener Energieformen und zur

Identifikation holzbasierter Versorgungs-ketten mit höchster energetischer Quali-tät eröffnen.

Projekt 3.1:Optimierte Rostfeuerungen für HolzbrennstoffeIm Projekt untersuchen Thomas Nuss-baumer (Hochschule Luzern) und seinTeam zusammen mit einem Industriepart- ner die Möglichkeiten zur Optimierungvon Rostfeuerungen für Holzbrennstoffe.Dafür kombinieren sie einen sektoriellaufgebauten Vorschubrost mit einer modularen Nachbrennzone. Die Verbes-serung der Rostfeuerungstechnik ermög-licht es, auch qualitativ minderwertigeSortimente von biogenen Reststoffenschadstoffarm zu nutzen und so den An-teil erneuerbarer Energien am Gesamt-energieverbrauch zu erhöhen.

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Projekt 3.4:Synthetisches Erdgas aus Holz –Wie kann man die Synthese optimieren?Angesichts der steigenden Nachfragenach Strom und Treibstoffen stellt dieErzeugung von Bioerdgas aus lignin -reicher Biomasse eine interessante Alter-native zur reinen energetischen Nutzung(Verbrennung) von Biomasse dar. Dasdurch die Vergasung von Holz entstehen debrennbare Holzgas wird mittels Wirbel-schicht-Methanisierung in ein syntheti-sches Erdgas (Bio-SNG) umgewandelt.Das Forschungsteam von Tilman Schild-hauer (Paul Scherrer Institut) untersucht,wie sich die chemischen Reaktionen, der Stoffübergang und die Fluiddynamikin Wirbelschichtreaktoren gegenseitigbeeinflussen.

Projekt 3.3:Heissgasreinigung für eine hocheffizienteund wirtschaftliche HolzenergienutzungDurch Vergasung der ligninreichen Bio-masse entsteht Holzgas. Bevor dieses in ein synthetisches Erdgas (Bio-SNG)umgewandelt wird, muss es von Verun-reinigungen wie Schwefel, Chlor und Alkalien befreit werden. Ein Forschungs-team um Serge Biollaz (Paul Scherrer Institut) hat sich zum Ziel gesetzt, die imVergleich zu den bislang verwendetenKaltgasreinigungsverfahren wirtschaftli-chere Heissgasreinigung weiterzuent-wickeln. Die Erkenntnisse aus den Ex-perimenten sollen als Grundlage für entsprechende Computermodelle dienen,welche eine Hochskalierung auf indus -trielle Anlagen ermöglichen.

Projekt 3.2:Herstellung von hochreinem Wasserstoffaus HolzWasserstoff als Energieträger könnte die Auswirkungen des Klimawandels ab-schwächen, weil bei dessen «Verbren-nung» kein Kohlendioxid sondern nurWasser entsteht. Voraussetzung dafür ist,Wasserstoff effizient und nachhaltig, d. h. aus nachwachsenden Ressourcen zuerzeugen. Im Mittelpunkt des Projektsvon Christoph Müller (ETH Zürich) stehtein neuartiger Prozess für die Herstellungvon hochreinem Wasserstoff aus Holz.Der Prozess basiert auf den Redoxreak-tionen von Eisenoxid und könnte dazubeitragen, die Abhängigkeit des Schwei-zer Verkehrs- und Elektrizitätssektorsvon kohlenstoffbasierten Energieträgernzu verringern.

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Forschung

Projekt 4.1: Holz und Holzwerkstoffe mit verbessertenEigenschaftsprofilen für den HolzbauHolz und Holzwerkstoffe haben hervor-ragende Eigenschaften, sind aber nichtsehr zuverlässig. Holz quillt und schwin-det, ist oftmals nur mässig dauerhaft undin jedem Fall brennbar. Zudem streuendie mechanischen Eigenschaften vonHolzfasern zu stark, was ihre Verarbeitungzu Verbundwerkstoffen erschwert. IngoBurgert (ETH Zürich) und sein Team setzen auf Polymerchemie und nanotech- nologische Verfahren, um Zellwände und Faseroberflächen zu verändern unddamit die Eigenschaften von Holz alsBau- und Werkstoff zu verbessern.

Modul 4: Holz als Material für Komponenten

Mit hohen Erwartungen verbunden istdie Entwicklung einer neuen Generationvon Holzkomponenten, die über beson-dere Materialeigenschaften verfügen undChancen für attraktive Herstellungstech-nologien eröffnen.Die Forschungsprojekte in diesem

Modul sprechen für die vielfältigenMöglichkeiten, neuartige Verbundstoffeund bislang unbekannte Kombinationenvon Holz mit anderen Materialien zuentwickeln. Für die neue Generation vonHolzkomponenten prüfen die Forschen-den geeignete Kleb-, Verbindungs-,Schutz- und Modifikationsverfahren, die zu funktionsspezifischen und damitwertsteigernden Eigenschaften führen,aber dennoch den Anforderungen derKaskadennutzung genügen.

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Projekt 4.3: Neue Verarbeitungsmethoden für Cellulose-NanokompositeDie aus Kunststoffen und Holz gewon- nenen, hochfesten Cellulose-Nanofasernweisen attraktive mechanische Eigen-schaften wie Zugfestigkeit auf. Die bekann-ten Prozesse zur Herstellung solcher Materialien sind allerdings kaum indus -triell nutzbar. Das Forschungsprojekt vonChristoph Weder (Universität FreiburgSchweiz) verfolgt deshalb das Ziel, neue,skalierbare Produktionsverfahren fürCellulose-Nanokomposite zu entwickeln.

Projekt 4.4: Cellulose-Nanofibrillen in Holzbeschich-tungenAusreichende Witterungsbeständigkeitund ansprechende Optik sind Grundvor-aussetzungen für einen erfolgreichen

Einsatz von Beschichtungen auf Holz imAussenbereich. Können Cellulose-Nano-fibrillen – aus Zellstoff isolierte, langeund hauchdünne Fasern – die mechani-schen Eigenschaften der Beschichtungverbessern? Können sie die Rolle einerTrägersubstanz übernehmen, an die aus-gewählte Wirkstoffe angelagert werden?Fragen, denen die Forschungsgruppe umTanja Zimmermann (EMPA) nachgeht.

Projekt 4.5: Behandlung von Holzoberflächen mit Hilfevon PhotoinitiatorenUm Massivholz und Holzpartikel zu be-schichten oder mit anderen Materialienzu verkleben, braucht es eine erhöhtechemische Reaktivität der beteiligtenOberflächen. Hansjörg Grützmacher(ETH Zürich) und sein Team setzen

Projekt 4.2: Nanotechnologie im Dienste der Holz -konservierungUm das Potenzial der Nanotechnologieim Holzschutz abzuschätzen, untersuchtdie Forschungsgruppe von Alke Fink(Universität Freiburg Schweiz) systema-tisch, wie in Hinblick auf Grösse undOberfläche klar definierte, ultrakleineTeilchen auf Holz einwirken können.Zudem werden Nano toxikologen beur-teilen, inwieweit das mit Nanopartikelnbehandelte Holz die menschliche Ge-sundheit gefährden kann. Die Ergebnis sedürften die Ver wen dung neuer, nanotech -nologisch basierter Holzbehandlungs-verfahren im Gebäude- und Bausektorvorantreiben.

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Forschung

wettbewerbsfähiger zu machen? ThomasVolkmer (Berner Fachhochschule) undsein Team prüfen verschiedene Optionen,um die Holzoberflächen zu delignifizie-ren und dadurch die Oberflächen mit einem holzeigenen Schutz dauerhaft zustabilisieren.

Projekt 4.7: Extraktion von Tanninen aus Rinden heimischer NadelhölzerBislang fehlt für die Nadelholzrinde einegeeignete Lösung für eine gewinnbrin-gende stoffliche Nutzung. Das Team umFrédéric Pichelin (Berner Fachhoch-schule) entwickelt einen Extraktionspro-zess zur Gewinnung von Tanninen ausder Rinde heimischer Nadelhölzer. Diegewonnenen Tannine sollen in emissions- armen Klebstoffsystemen zur Herstel-lung von Holzwerkstoffen eingesetztwerden. Dies verbessert die Wertschöp-

fung aus der Rinde massgeblich und ermöglicht eine echte mehrfache Ver-wendung von Holzprodukten (Kaska -dennutzung).

Projekt 4.8: Klebverbindungen in Tragwerkselementenaus LaubholzNach Umnutzungen von Gebäuden undauch zum Beginn der Heizperiode häu-fen sich Schäden in Leimholzbindern, indem sich nach Jahrzehnten spontanHolzbretter ablösen und die Tragfähig-keit der Binderkonstruktion beeinträch-tigen. Wie lassen sich Klebstoffe undVerfahren verbessern, um die Zuverläs-sigkeit von Klebverbindungen bei Laub-holz über Jahrzehnte sicherzustellen?Auf diese Frage sucht die Forschungs-gruppe von Peter Niemz (ETH Zürich)neue Antworten.

Photoinitiatoren ein, um an die Ligno- cellu lo separtikel neue funktionelleGruppen zu binden, die die Oberflächenreaktiver machen und diesen neue Eigen- schaften verleihen. Solche Oberflächen-modifikatio nen sind besonders wichtigfür hochwertige Holzanwendungen wiebeschichtetes Holz im Aussenbereich,Holzwerkstoffe für den Holzbau, oderHolz-Kunststoff-Verbundmaterialien.

Projekt 4.6: UV-Selbstschutz von Holzoberflächendurch CellulosefasernUnter Einwirkung von Sonnenlicht undNiederschlag werden Holzoberflächenoftmals rau und verfärben sich. WelcheMöglichkeiten gibt es, um die Verwitte-rungserscheinungen von Holz zu verhin-dern und so Holz gegenüber anderenWerk- und Baustoffen im Aussenbereich

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Projekt 4.9: Ultra-leichte bio-basierte Holzwerkstoff-platte mit SchaumkernWegen der steigenden Rohstoffpreiseund der wachsenden Nachfrage nachMitnahmemöbeln versuchen die Her-steller, das Gewicht von Plattenwerk- stoffen deutlich zu verringern. Ziel derForschungsarbeit von Heiko Thoemen(Berner Fachhochschule) ist es, eine bio-basierte Sandwichplatte mit Spandeck-lagen und einem leichten Schaumkernzu entwickeln. Das neuartige einstufigeVerfahren erlaubt eine kostengünstigerePlattenherstellung, verglichen mit denüblichen Verfahren zur Produktion vonSandwichplatten.

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Forschung

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Modul 5: Holz als Material für Tragwerke und Gebäude

Der Einsatz von Holz für energieeffi-ziente Gebäudesysteme und vielfältigeTragkonstruktionen, Infrastrukturen undMöbel ist heute die wichtigste stofflicheNutzungsform des Holzes. Diese muss jedoch weiter entwickelt und wettbe-werbsfähiger werden, damit sich dasHolz fortan noch besser gegen fossileRohstoffe durchsetzen kann.Die Forschungsprojekte in diesem

Modul widmen sich unter anderem industriellen Fertigungs- und Konstruk-tionsmethoden, alternativen Verbindungs-techniken sowie den Qualitätsverbesse-rungen bei Konstruktionen unter Einsatzvon Holz.

Projekt 5.1: Bemessung geklebter Verbindungen im Holzbau Moderne Holzbau-Architektur entwickeltsich stark in Richtung von «Freiformen»,bei welchen die heute verwendeten, vorwiegend mechanischen Verbindungs-elemente nicht allen Anforderungen ge-nügen. Geklebte Anschlüsse stellen einebessere Alternative dar. Doch damit diesein der Praxis breitere Anwendung finden,braucht es ein zuverlässiges Bemessungs- konzept, das alle klassischen Lastfälle in der Baupraxis abdeckt. Till Vallée(Hochschule für Technik und Architektur,Freiburg) und sein Forschungsteamüberprüfen die relevante Informations-kette, um die Erkenntnisse schliesslich in ein Design-Tool für die Holzbaupraxiszu überführen.

Projekt 5.2: Neuartige, zuverlässige Tragwerke aus BuchenholzBuchenholz verfügt über sehr gute me-chanische Materialeigenschaften, wirdjedoch bisher vor allem als Energieholzgenutzt. Im Projekt von Andrea Frangi(ETH Zürich) geht es darum, neuartige,hochwertige und zuverlässige Tragwerkeaus Buchenholz zu entwickeln, für diePraxis nutzbar zu machen, und so der Vision eines Baustoffes «stark und zuver-lässig wie Stahl und nachhaltig wie Holz»näher zu kommen.

Projekt 5.3: Akustisch optimierte Deckenkonstruktionaus HartholzBeim Gehen oder Springen sowie bei derBenutzung von Heimkinos in Wohnun- gen von mehrgeschossigen Holzbauten

entsteht ein Schall im Tieftonbereich,der von Nachbarn oft als störend em p-fun den wird. Um einen vergleichbarenSchallschutz wie im Massivbau zu errei-chen, entwickelt die Forschungsgruppevon Luboš Krajci (EMPA) eine neueDeckenkonstruktion aus Hartholz mitverbesserter Schalldämmung sowie ein Instrument zur mehrdimensionalenOptimierung dieser Konstruktion.

Projekt 5.4: Erdbebengerechtes Holztragwerk für mehrgeschossige BauwerkeIm Mittelpunkt der Arbeit von René Steiger(EMPA) steht das Verhalten von Verbin-dun gen und Wandelementen in mehr -geschossigen Holzbauten bei Erdbebenoder starkem Wind. Die Forschenden ent- wickeln ein optimiertes Tragwerksystemmit Hilfe einer verformungsbasierten

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Forschung

Bemessungsmethode. Die Forschungsre-sultate können dazu beitragen, Holz alsBaustoff wettbewerbsfähiger und mehr-geschossige Holzbauten zuverlässiger,wirtschaftlicher und planungssicherer zumachen.

Projekt 5.5: Robotergestützte Assemblierung komplexer HolztragwerkeMithilfe von Robotern können komplexeHolztragwerke aus einfachen Grundele-menten präzise und effizient zusammen-gesetzt werden. Auf diese Weise lassensich zugleich alternative Konstruktions-techniken entwickeln, für die auch Werk-stoffe minderer Qualität geeignet sind.Hinzu kommt die Möglichkeit, gestalteri-sche und fabrikationstechnische Eigen-schaften zu integrieren. Die Forschungs-gruppe um Matthias Kohler (ETH Zürich)geht der Frage nach, wie sich digitale

Entwurfs- und Fabrikationsprozesse aufden Holzbau der Zukunft auswirken.

Projekt 5.6: Holz und Holz-Leichtbeton als Baustoffeder Zukunft?Zementgebundene Holzprodukte werdenheutzutage vor allem für nicht tragendeZwecke eingesetzt, etwa als Schall- oderBrandschutzplatten. Dabei wäre Holz-Leichtbeton in neuartiger Zusammenset-zung auch in Decken- und Wandelemen-ten einsetzbar.Daia Zwicky (Hochschule für Technik

und Architektur, Freiburg) und seineForschungsgruppe entwickeln Leicht -betonmischungen mit unterschiedlichvorbehandelten Holzbestandteilen undprüfen deren Eignung als tragender Baustoff. Aus den Resultaten leiten siepraxisnahe Bemessungsansätze ab.

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Erwartet werden davon Entscheidungs-hilfen für ein nachhaltiges Managementder Ressource Holz über die Dauer desNFP 66 hinweg.

Projekt 6.1: Wood2CHem: Eine Informatikplattform fürdie Entwicklung der BioraffinerieDank der Zusammensetzung und kom-plexen chemischen Struktur von Holzlassen sich aus der ligninreichen Bio-masse zahlreiche hochwertige Produkteherstellen. Ein Team unter der Leitungvon François Maréchal (EPF Lausanne)möchte das zugrunde liegende Konzeptder Bioraffinerie nun weiterentwickeln.Mithilfe einer neuen Informatikplattformwerden die Forschenden die möglichenProzesskonfigurationen systematisch bewerten und ihre Anwendbarkeit in industriellen Fallstudien prüfen.

Projekt 6.2: Ökologische Nutzung der Holzressourcenin der SchweizSteigende Ressourcenpreise und Um-weltprobleme verlangen eine effizienteNutzung von Holz sowohl für stofflicheals auch energetische Anwendungen.Das Team von Stefanie Hellweg (ETHZürich) erarbeitet ein Softwaretool, mitdem Technologien in der frühen Phaseihrer Entwicklung im Hinblick auf ihreökologischen Folgen getestet werdenkönnen. Dabei betrachten die Forschen-den den gesamten Lebensweg von Holz:von der Forstwirtschaft über die Herstel-lung und mehrfache Verwendung vonHolzprodukten (Kaskadennutzung) biszur energetischen Verwertung.

Modul 6:Lebenszyklus-Analyse holzbasierter Stoffflüsse

Dynamische Materialflussanalysen stel-len heute unverzichtbare Informationenfür den nachhaltigen Ressourceneinsatzzur Verfügung. Aufschlussreich ist etwaeine vergleichende Abschätzung derKohlenstoffspeicherung sowie des Sub-stitutionspotenzials von Holz, wenn esals Chemierohstoff, Energieträger, Holz-komponente oder Konstruktionsmaterialverwendet wird.Die Analyse der Lebenszyklen holz-

basierter Stoffflüsse stellt im NFP 66 einQuerschnittsmodul dar. In Abstimmungmit Forschungsprojekten aus anderenModulen werden die Effekte einzelnerAnwendungen mit Hilfe von Material-flussmodellen ganzheitlich abgeschätzt.

Das NPF 66 hat den Anspruch, Erkennt-nisse aus der Forschung für eine ver-besserte Holznutzung in die SchweizerIndustrie (KMU und Grossunternehmen)einzubringen. Das NFP 66 will den Aus-tausch zwischen den Forschenden undder Industrie fördern und damit denWissens- und Technologietransfer in dieHolz- und anderen interessierten Bran-chen sicherstellen. Zu diesem Zweckesoll die Vielzahl bereits bestehenderPlattformen und Transferstellen genutzt

Dialog und Vernetzung als ErfolgsfaktorenDer Wissens- und Technologietransfer wird im NFP 66 gross geschrieben. Daher legt

die Leitungsgruppe Wert darauf, dass die Forschungsteams jeweils Praxispartner aus der

Wirtschaft in ihre Vorhaben einbinden. Auf Programmebene stehen die Vernetzung der

Forschenden unter sich und ihr Dialog mit wichtigen Anspruchsgruppen im Vordergrund.

Zudem will das NFP 66 die Politik dafür sensibilisieren, günstige Rahmenbedingungen

für eine umsichtige Holznutzung zu schaffen.

werden. Zudem steht dem Präsidentender Leitungsgruppe und dem Leiter fürden Wissens- und Technologietransfer(WTT-Leiter) des NFP 66 für alle Umset-zungsbelange ein beratendes «Advisory-Board» mit Vertretungen zentraler An-spruchsgruppen in der Holzverwertungzur Seite.

Praxisbezug der ForschungsprojekteBereits bei der Auswahl der Forschungs-projekte wurde auf deren mögliches

Umsetzungspotenzial und den Einbezugvon Wirtschaftspartnern geachtet. DieForschungsteams sind aufgefordert,mögliche Perspektiven der wirtschaftli-chen Inwertsetzung von Beginn weg inihren Vorhaben zu berücksichtigen undneue Erkenntnisse stufengerecht in diePraxis zu überführen. Die geplanten«Site Visits» dienen dazu, mit den For-schungsteams spezifische Probleme aufder Ebene der Kooperation, Umsetzungund Kommunikation zu erörtern. Bei Bedarf unterstützt der WTT-Leiter dieForschenden in ihren Vernetzungsbemü-hungen.

Enge Kooperation mit der Förderagentur KTIDer Schweizerische Nationalfonds unddie Kommission für Technologie und Innovation KTI des Bundes führen dasNFP 66 gemeinsam durch. Die KTI stelltfür das Programm ihre Dienstleistungen

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Wissenstransfer

und Förderungsinstrumente für die an-wendungsorientierte Forschung und Entwicklung zur Verfügung. Die Agenturträgt in diesem NFP somit wesentlich zur Kooperation und den Know-how-Trans fer zwischen Forschenden undKMU/Industrie bei.In den ersten drei Jahren finden im

NFP 66 bewusst auch Forschungspro-jekte Platz, die in Bezug auf eine spätereUmsetzung noch gewisse Risiken in sichbergen. In der zweiten Phase will derSNF jedoch nur noch solche Projekteweiter fördern, die ein hohes Potenzialfür praktische Anwendungen aufweisenoder gute Chancen haben, in ein von derKTI finanziertes Kooperationsprojektmit der Industrie überführt zu werden.

Vernetzung der ForschendenDas NFP 66 bietet den Forschenden viel-fältige Möglichkeiten für den Austausch

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Politik und Waldwirtschaft über regula- torische und andere Massnahmen zu-gunsten einer besseren Holzverwertung.Das NFP 66 möchte zudem Diskussionenüber zukunftsweisende Waldeignerstra-tegien anregen.

untereinander. Im Rahmen des NFP 66werden jährliche Programmtagungenstattfinden, bei denen die Forschendenihre Projekte gegenseitig vorstellen undinhaltliche Zusammenhänge ihrer Arbei-ten diskutieren können. Unterstützungfinden die Forschenden auch beim WTT-Leiter, wenn sie sich untereinander kurz-schliessen oder mit jeweils wichtigenAnspruchsgruppen in Verbindung tretenmöchten. Modulinterne Absprachen undAustauschaktivitäten kommen ergänzendhinzu.

Sensibilisierung von Politik und WaldwirtschaftEin Ziel des Wissens- und Technologie-transfers ist die Sensibilisierung von Politik, Behörden und Nicht-Regierungs -organisationen (NGO) für alle Formenintelligenter Holznutzung. Das NFP 66sucht dabei besonders den Dialog zu

Kernbegriffe

Glossar

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Bemessung Rechnerisches Verfahren im Ingenieurwesenzur Ermittlung der notwendigen Werkstoffeigenschaftensowie zur optimalen Dimensionierung von Bauteilen hin-sichtlich ihrer Belastbarkeit.BiomasseGesamtmasse aller Stoffe organischer Herkunftwie Pflanzen und Tiere, ihre Abfall- und Reststoffe sowiedie durch Umwandlung entstehenden Stoffe wie Papier,Zellstoff etc.Bioraffinerie Industrielle Anlage, in der Biomasse zu ver-schiedenen Produkten wie Nahrungsmittel, Chemikalien,Kraftstoffe, Wärme, Strom etc. verarbeitet wird.Cellulose Gerüstsubstanz der Zellwände höherer Pflan-zen. Wasserunlösliches, langkettiges Polysaccharid (Viel -fach zucker) bestehend aus einer Vielzahl von Glucose-molekülen. Diese lagern sich zu reissfesten, biegsamenFasern zu sammen und sorgen für die Zugfestigkeit pflanz-licher Gewebe.Cellulose-Nanofasern (CNF) Aus Pflanzen (Holz) oder Zell-stof fen isolierte Fasern mit einem Durchmesser von weni-ger als 100 nm, die zur Verstärkung von Polymeren und zurme chanischen Stabilität von Verbund(werk)stoffenbeitragen.DelignifizierungÜberbegriff für biologische und chemisch-technische Verfahren zum Herauslösen von Lignin aus denHolzfasern.Faserkomposit Zug- und biegfester Verbund(werk)stoffbestehend aus verstärkenden Fasern und einer bettendenMatrix, die dem Stoff sein Aussehen verleiht.

Fermentation Umwandlung organischer Stoffe unteranaero bem oder aerobem Stoffwechsel durch Mikroor-ganismen, Enzyme oder pflanzliche bzw. tierische Zell-kulturen.Grüne Chemikalien Weitgehend aus nachwachsendenRohstoffen (Biomasse) und erneuerbaren Ressourcen her-gestellte chemische Stoffe.Hemicellulosen Mit Cellulose und Lignin zusammenwichtiger Bestandteil pflanzlicher Zellwände, bestehendaus einer Gruppe uneinheitlicher, wasserunlöslicher undkurzkettiger Polysaccharide (Vielfachzucker). Sie festi-gen mit dem Lignin zusammen das Cellulosegerüst derZellwände.Holzgas In Holzvergasern gewonnenes brennbares Syn-thesegas zur energetischen oder stofflichen Nutzung(Verbrennung oder als Rohstoff für Biokraftstoffe undChemikalien). Durch anschliessende Methanisierung undAufbereitung kann H. auch als Synthetic Natural Gas insErdgasnetz eingespeist werden.Holzmobilisierung Forstwirtschaftlicher Begriff für Ge-samtheit der Massnahmen zur Steigerung des Holzein-schlags und der wirtschaftlich genutzen Holzmengen.Holzwerkstoffe Produkte, die durch Zerlegen von Holzund anschliessendes Zusammenfügen entstehen (z. B.Sperrholz, Spanplatte, Furnierschichtholz, Faserplatte).Lignin Integraler Bestandteil der Zellwände verholzterPflanzen. Als Stützmaterial und verhärtetes Polymer ver-leiht L. den Zellwänden Steifigkeit und Druckfestigkeit.Lignocellulose Die aus Cellulose, Hemicellulose und Lig -nin bestehende L. bildet die Zellwand verholzter Pflanzen

und dient ihnen als Strukturgerüst. Dabei werden diebiegsamen und reissfesten Fasern der Cellulosemit demdichten und starren Polymer Lignin als Füllmaterial durch-gedrungen.Methanisierung Chemische Reaktion, bei der Kohlen-stoffmonoxid (CO) oder Kohlenstoffdioxid in Methan um-gewandelt wird. Aus Gasen mit hohem CO-Anteil kanndurch M. Synthetic Natural Gas (SNG) gewonnen werden.Nanokomposit Verbund(werk)stoff, der auch Teilchenoder Strukturen im Nanometerbereich (1 nm = 10-9 m)enthält.Nanopartikel Teilchen mit einem Durchmesser von eini-gen Nanometern. N. weisen in der Regel andere Eigen-schaf ten auf als das gleiche Material in gröberer Formund haben eine stark vergrösserte Oberfläche.Polymere Vorwiegend organische Verbindungen, die ausVerknüpfung einer grösseren Zahl niedermolekularerGrund einheiten (Monomere) bestehen. Zu den sogenann -ten Hochpolymeren (P. mit zahlreichen verknüpften Einhei -ten) gehören u. a. Cellulose, Hemicellulosen und Lignin.Synthetic Natural Gas (SNG) Erdgassubstitut, das auf derBasis von Kohle oder Biomasse über Synthesegas herge-stellt wird.Tannine Wirkstoffe in pflanzlichen Gerbmitteln, gewon-nen aus gerbstoffreichen Pflanzenteilen durch Extraktioninsbesondere für gewerbliche Nutzung u. a. in Bindemit-teln, Medikamenten und Tinten.Verbund(werk)stoff Aus verschiedenen, miteinander festverbundenen Materialien hergestellter Werkstoff, auchKompositwerkstoff genannt.

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Informationen

Programmablauf und -organisation

2012–2015: 1. Forschungsphase

Januar 2012: Beginn der Forschungsarbeiten (1. Ausschreibung)

Januar 2012: 2. Ausschreibung

März 2012: Kick-off Meeting

Juni 2012: Beginn der Forschungsarbeiten (2. Ausschreibung)

Sommer 2013: 1. Summer School NFP 66

Januar 2015: Schlussberichte der 3-jährigen Forschungsprojekte

2015–2016: 2. Forschungsphase

Sommer 2015: 2. Summer School NFP 66

Dezember 2016: Abschluss der Forschungsprojekte

2017: Abschlussveranstaltungen, Schlussbericht

Das NFP 66 «Ressource Holz» dauert bis Ende 2016 und ist in zwei Phasen von drei und

anschliessend zwei Jahren unterteilt. In der zweiten Phase werden ausschliesslich For-

schungsprojekte mit einem hohen Potenzial zur praktischen Anwendung weiter gefördert.

Die Schlussberichte sind 2017 zu erwarten.

Zeitplan

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Informationen

Akteurinnen und Akteure LeitungsgruppeDr. Martin Riediker (Präsident), CH

Prof. Charlotte BengtssonSP Trätek, «Wood Techno-logy and wood in con-struc tion», SP TechnicalResearch Institute of Sweden, Borås, S

Prof. Alain DufresneEcole d'ingénieurs en sciences du papier, de lacommunication impriméeet des biomatériaux, PAGORA, Institut poly-technique de Grenoble, F

Prof. Birgit KammForschungsinstitut Bio -aktive Polymersysteme,Teltow, D

Dr. Jakob RhynerUniversität der VereintenNationen (UNU), Bonn, Vizerektor in Europa(UNU-ViE) und Direktordes UNU-Instituts für Umwelt und menschlicheSicherheit (UNU-EHS), D

Prof. Liselotte SchebekFachgebiet IndustrielleStoffkreisläufe an derTechnischen UniversitätDarmstadt und Institut fürTechnikfolgenabschät-zung und Systemanalyseam Karlsruher Institut fürTechnologie, D

Prof. Alfred TeischingerInstitut für Holzforschung,Universität für Boden- kultur (BOKU) Wien, A

Prof. Philippe ThalmannLaboratoire de recherchesen économie et manage-ment de l'environnement,EPF Lausanne, CH

Delegierte der Abteilung IVdes Forschungsrats des SNFProf. Nina BuchmannInstitut für Agrarwissen-schaften, ETH Zürich, CH

Beobachter der Bundes- verwaltungRolf ManserLeiter Abteilung Wald, Bun-desamt für Umwelt BAFU,Bern, CH

ProgrammkoordinatorinDr. Barbara FlückigerSchwarzenbachSchweizerischer National-fonds (SNF)Wildhainweg 3CH –3001 BernT: +41 (0)31 308 22 22M: nfp66@snf.ch

Leiter Wissens- und TechnologietransferThomas BernhardIC Infraconsult AGEigerstrasse 60CH–3007 BernT: +41(0)31 359 24 24M: icag@infraconsult.ch

Juli 2012

HerausgeberNationales Forschungsprogramm NFP 66

Schweizerischer Nationalfonds zur Förderungder wissenschaftlichen ForschungWildhainweg 3Postfach 8232CH –3001 Bern

RedaktionThomas Bernhard, Krisztina Beer-Tóth (IC Infraconsult),Regine Duda (SNF)

Grafikgrafik design meili, Wetzikon

Fotos ©Titelseite, vgl. (v. l. n. r.) S. 17, 18, 24, 5, 20, 23, 12 und 17Seite 5, Twellmann, Münsingen/LIGNUM;

Victor Zastol'skiy, FotoliaSeite 6, Michael Neuhauß, FotoliaSeite 8, Bauwerk Parkett, St. Margrethen/LIGNUM;

Renggli, Sursee/LIGNUMSeite 12, Meuter, Zürich/LIGNUM; Architektur und

Baumanagement AG, Dallenwil/LIGNUMSeite 14, Niemz, ETH Zürich/LIGNUMSeite 17, American Society of Plant Biologists;

Niemz, ETH Zürich/LIGNUMSeite 18, Kang, CHIP FotoweltSeite 20, Grützmacher, ETH ZürichSeite 23, UPM Helsinki; POST/LIGNUMSeite 24, Corinne Cuendet, Clarens/LIGNUM;

Pilatus Flugzeugwerke, Stans/LIGNUM

Der Schweizerische NationalfondsDer Schweizerische Nationalfonds (SNF)ist die wichtigste Schweizer Institutionzur Förderung der wissenschaftlichenForschung. Im Auftrag des Bundes för-dert der SNF die Grundlagenforschungin allen wissenschaftlichen Disziplinen,von Philosophie über Biologie und Medi-zin bis zu den Nanowissenschaften.

Im Zentrum seiner Tätigkeit steht diewissenschaftliche Begutachtung von For-schungsprojekten. Er unterstützt jährlichfast 3000 Projekte mit 700 MillionenFranken, an denen rund 7000 Forschendebeteiligt sind.

Weitere Exemplare dieser Broschüre können bezogen werden unter:Schweizerischer NationalfondsWildhainweg 3Postfach 8232CH–3001 BernTel.: +41 (0)31 308 22 22Fax: +41 (0)31 305 29 70E-Mail: nfp66@snf.ch

www.snf.chwww.nfp66.ch

www.nfp66.ch

für chemische Produkte und zur Erzeu-gung neuartiger Verbundstoffe;• technische Weiterentwicklungen bei derEnergiegewinnung mit Holz und beidessen Verwendung als Konstruktions-material für Tragwerke und Gebäude;• die Stärkung der holzbasierten Wert-schöpfung und Wettbewerbsfähigkeit,den Aufbau von Fertigkeiten und For-schungskapazitäten in der Schweiz sowieentsprechende Innovationsschübe inder Wirtschaft.

Das NFP 66 in KürzeDas NFP 66 erarbeitet wissenschaftlicheGrundlagen und praxisorientierte Lö-sungs ansätze für eine bessere Verfügbar-keit und breitere Nutzung der erneuer-baren Ressource Holz. Das mit der Kom-mission für Technologie und InnovationKTI koordinierte Programm hat einenFinanzrahmen von 18 Millionen Schwei-zer Franken und dauert bis Ende 2016.Beteiligt sind 30 Forschungsteams ausvielen Regionen der Schweiz.

Das NFP 66 hat folgende Ziele Ziel des NFP 66 ist eine intelligente Ver-wertung von Holz über dessen gesamtenLebenszyklus. Im Zentrum stehen • vertieftes Verständnis holzbasierterStoffflüsse, Verbesserungen in der Holz-bereitstellung sowie Entscheidungshilfenfür Behörden und für die Wald- undHolzwirtschaft;• neue Erkenntnisse und Technologienzur Verwendung von Holz als Baustein