Schüler gehen viele Themen an

Komprimiertes Holz und Klimawandel

Mehrschichtiger hochverdichteter Faserverbundwerkstoffe aus Bambus und Fichte hat Kolja Diehl erforscht und damit den ersten Platz belegt im Regionalwettbewerb von Jugend forscht belegt.
11.03.2021, 05:00
Lesedauer: 4 Min
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Von Matthias Holthaus
Komprimiertes Holz und Klimawandel

Kolja Diehl, der in der Östlichen Vorstadt zu Hause ist, hat sich in seinem Forschungsprojekt der Herstellung mehrschichtiger hochverdichteter Faserverbundwerkstoffe aus Bambus und Fichte gewidmet. Damit gewann der 18-Jährige vom Gymnasium Horn den ersten Platz in der Kategorie Technik.

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Bremen. „Die Leistungen sind noch viel toller als im Normalbetrieb“, sagt Stephan Leupold, Leiter des Jugend-forscht-Regionalwettbewerbs Bremen-Mitte. Denn auch hier hat Corona den Beteiligten in diesem Jahr erst einmal einen Strich durch die Rechnung gemacht: Präsentierten die Schülerinnen und Schüler ihre Projekte in den vergangenen Jahren im Universum, zeigen sie in diesem Jahr ihre Forschungsergebnisse über eine Videokonferenz-App der Jury.

Eine dieser Arbeiten ist das Projekt von Kolja Diehl aus der Östlichen Vorstadt. Der 18-Jährige besucht das Gymnasium Horn und hat sich mit der „Herstellung mehrschichtiger hochverdichteter Faserverbundwerkstoffe aus Bambus und Fichte“ beschäftigt und damit den ersten Preis in der Kategorie „Technik“ gewonnen. Künstliche Faserverbundstoffe wie Karbon oder Glasfaser kommen zum Beispiel beim Bau von Sportgeräten oder Fahrzeugteilen zum Einsatz, doch diese Stoffe verbrauchen bei ihrer Herstellung nicht nur viel Energie, darüber hinaus sind die verwendeten Klebstoffe auch noch giftig. „Holz ist dagegen ein natürlicher Faserverbundstoff, hat jedoch den Nachteil, dass sich dort Kanäle zum Wassertransport befinden, das limitiert die Möglichkeiten“, sagt er. „Das Komprimieren des Holzes verbessert da die mechanischen Eigenschaften.“ Beim Entziehen des im Holz enthaltenen Stoffes Lignin erhöhe das die Flexibilität der Zellwände und ermögliche eine Komprimierbarkeit bis zu 80 Prozent: „Meine Arbeit war, mehrschichtige Proben herzustellen.“ Längs zur Faser könne Holz viel aushalten, quer aber weniger. Der Faserverlauf müsse also variiert werden,und das geschieht mit unterschiedlichen Holzlagen. „Holz besteht aus Zellulosefasern, und Lignin umgibt diese Fasern und gibt ihnen die Form“, eine Art Klebstoff sei Lignin, und durch die Komprimierung wird das Produkt verklebt. Kleine Brettchen seien dabei entstanden. Es sei aber auch möglich, gebogene Formen zu verwenden, um zum Beispiel Hockeyschläger herzustellen. Kolja Diehl hat dabei auch perspektivisch gedacht: „Da, wo bisher synthetische Fasern verwendet wurden, können diese natürlichen Verbundwerkstoffe als Alternative eingesetzt werden.“

Marit Paul aus Borgfeld geht auf das Ökumenische Gymnasium und hat sich mit dem Klimawandel beschäftigt. Für ihr Projekt erhielt sie den ersten Preis in Geo- und Raumwissenschaften. Sie hat den Klimawandel der Jüngeren Dryaszeit rekonstruiert, Bohrkerne analysiert und in Beziehung zum Abschmelzen des Grönlandeises gesetzt. Die Jüngere Dryaszeit wird laut der Universität Innsbruck ungefähr zwischen 12900 bis 11700 Jahren vor Christus verortet. Der Bohrkern wurde aus dem Meerfelder Maar in der Eifel entnommen, in diesem Kern befinden sich Fettsäuren. In dem mit Wasser gefüllten Maar, das eine Mulde vulkanischen Ursprungs ist, sanken diese Fettsäuren einst als Bestandteil von organischem Material wie etwa Blättern auf den Grund des Sees. „Die Membranen der Blätter bestehen aus Phospholipiden und zur Hälfte aus Fettsäuren“, erläutert sie, „und die Fettsäuren müssen sich der Umgebungstemperatur anpassen. Das kann über Fettsäureketten passieren. Und bei Wärme sind die Ketten länger als bei Kälte.“ Und somit lässt sich herausfinden, ob es damals wärmer oder kälter war. „Da kann man dann die einzelnen Phasen des Klimawandels erkennen.“ Man vermute übrigens, dass das Dryaseis aufgrund von Süßwassereinfluss geschmolzen ist, sagt sie. Dies führte zu einer Störung der Strömung. Zwar gibt es immer wieder mal periodisch auftretende Strömungsschwankungen wie die „Atlantische Multidekadische Oszillation“ (AMO), „doch die AMO-Strömung ist gerade so schwach wie seit 1600 Jahren nicht. Dafür soll der Klimawandel verantwortlich sein. Im schlimmsten Fall wird sich die Eiszeit wiederholen.“

Strömungen sind auch das Forschungsthema von Emma Sieling aus Schwachhausen und Serra Us aus Borgfeld. Die 16 Jahre alten Schülerinnen der International School of Bremen untersuchten den Zusammenhang zwischen den Strömungen des Meeresbodens im Gebiet von Spitzbergen und der Topografie des dortigen Meeresbodens. Forscher des Alfred-Wegener-Instituts haben für das Experiment Daten gesammelt. Die Schülerinnen haben sich die dortige „West Svalbard“-Strömung angeschaut und festgestellt, dass warmes Wasser vom Atlantik in den Norden fließt. Dort kühlt es dann ab und fließt zurück. „Es gab aber eine Wassermenge, die kälter war, absank und sich langsamer bewegte“, sagt Emma Sieling. Ob eventuell geschmolzenes Eis von Spitzbergen oder der Klimawandel dafür verantwortlich ist, können die Schülerinnen derzeit nicht sagen – und auch nicht, ob das jedes Jahr passiert oder einmalig war. „Wir wissen nur, dass es so ist.“

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Zur Sache

Nicht nur etwas für Überflieger

In Zeiten ohne Corona wird der Jugend- forscht-Regionalwettbewerb Bremen-Mitte im Universum veranstaltet, wo sich Schülerinnen und Schüler über mehrere Tage treffen. In diesem Jahr haben sich Teilnehmende und Jury jedoch mittels einer Konferenzsoftware getroffen.

Doch im Vergleich zum vergangenen Jahr gab es sogar eine eingereichte Arbeit mehr: 122 Projekte sind dieses Mal dabei, 206 Schülerinnen und Schüler ab der vierten Klasse bis zum Alter von 21 Jahren wollten die Ergebnisse ihrer Forschungen in den Bereichen Arbeitswelt, Biologie, Chemie, Geo- und Raumwissenschaften, Mathematik/Informatik, Physik und Technik der aus 50 Juroren bestehenden Jury vorstellen.

„Jugend forscht macht nicht nur Spitze, sondern auch Breite“, sagt Stephan Leupold, Leiter des Jugend-forscht-Regionalwettbewerbs Bremen-Mitte. „Mir liegt bei den Experimenten daran, dass nicht alles neu erfunden werden muss.“ Die Methoden der Forschung stehen dabei im Vordergrund, aber auch der Umgang mit eventuellen forscherischen Rückschlägen.

„Jugend forscht ist Breitensport und nicht nur für Überflieger“, sagt er – und was Bremen besonders auszeichnet: „Sehr viele Jüngere beteiligen sich, das zieht sich wie ein roter Faden durch den Wettbewerb.“ Auf der Seite https://www.jufo-bremen.de/ sind weitere Informationen erhältlich.

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