Der Redakteur | 28.04.2021 Lernen vom Efeu heißt klettern lernen

Werner Schneider aus Erfurt möchte wissen: Wie schaffen es eigentlich Efeu oder wilder Wein, sich derart unverschämt fest in den Putz zu krallen? Und: Kann man das nicht irgendwie nachahmen?

Efeuranke mit Blüten
Efeuranke mit Blüten Bildrechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

Unsere beiden berühmtesten Putzzerstörer, der Efeu und der Wilde Wein, sind wahre Wunderpflanzen. Sie haben die Eigenschaft, jede noch so kleine Lücke zu nutzen, um sich festzukrallen. Wobei "krallen" nicht so ganz stimmt. Der Efeu ist ein Wurzelkletterer, er hat an diesen Wurzeln kleine Härchen, kaum einen Zehntel Millimeter lang und nur einen hundertstel Millimeter "dick". Da ist Raum in der kleinsten Lücke. Das kann die Borke eines Baumes sein oder eben unser Edelputz.

Härchen für Haftung

Sind die Härchen erst einmal in die feinsten Risse oder Poren hineingewachsen, trocknen sie aus, ziehen sich zusammen und bilden eine hakenähnliche Struktur, die dann auch noch mit einem Klebstoff fixiert wird. Das ist eine Eiweiß-Zucker-Kombination, die quasi unlöslich ist, wenn einmal ausgehärtet.

Haftkissen bei Wildem Wein

Beim Wilden Wein ist es sogar noch extremer, da sind es kleine Haftkissen, die quellen in die kleinsten Unregelmäßigkeiten und geben ebenso einen Kleber ab, auch eine Zuckerverbindung mit schleimigen Strukturen. Das ist Verkleben und Dübeln, aber ohne Bohren quasi.

Wir hatten da ein langes Forschungsprojekt mit dem Dübelhersteller Fischer, wo es genau darum ging, Hochlastdübel weiter zu optimieren, inspiriert durch die pflanzlichen Verankerungsstrukturen.

Prof. Dr. Thomas Speck, Fakultät für Biologie Uni Freiburg

Natürlich wäre auch die genaue Zusammensetzung des Klebstoffes interessant für die Forscher, aber sie stoßen da an Grenzen. Die Analyse muss nämlich passieren, bevor der Stoff ausgehärtet ist und die Mengen, die von den Pflanzen abgegeben werden, sind so gering, dass man damit - vereinfacht gesprochen - keine Reagenzgläser füllen kann. Hinzu kommt, dass das Zuckerstoffe sind und Zuckerchemie eine sehr komplexe Angelegenheit ist.

Wilder Wein wächst an einer Hausfassade
Wilder Wein wächst an einer Hausfassade Bildrechte: MDR/Andreas Müller

Ein Kollege aus der makromolekularen Chemie, mit dem ich zusammenarbeite, der hat immer gesagt: Ihr und eure Kleber, das ist wie eine explodierte Apotheke.

Prof. Dr. Thomas Speck, Fakultät für Biologie Uni Freiburg

Deswegen schaut man gar nicht so sehr auf den Klebstoff selbst, sondern auf die Mikroverankerungen. Für Zahnimplantate beispielsweise hat man schon natürlichen sogenannten Muschelkleber als Vorbild genommen.

Am Ende ist alles auch immer eine Preisfrage. Wenn die Analyse schon Jahre dauert, der Nachbau vielleicht auch noch einmal, entstehen Preise, die am Ende niemand bezahlen will. Zumal bei einem Kleber, der aus Zucker und Proteinen besteht, auch viel Überzeugungsarbeit nötig ist, vielleicht schimmelt er ja doch oder schmeckt den Ameisen?

Schweinemäßiger Halt

Auch sind diese Kleber - das haben wir schon gelernt - nahezu unlösbar. In Zeiten des Recyclings sind aber Systeme gefragt, die sich wieder lösen lassen. Also wenn wir künftig beim Dübeln auf das Bohren verzichten und den Haken einfach mit einem Klebepad versehen, das dann quasi in die Wand wächst, dann sollte man daran erst ein Schwein aufhängen und den Haken hinterher rückstandsfrei entfernen können. Dafür wären dann spezielle Reize nötig - magnetische oder Lichtreize zum Beispiel.

Das dürfen natürlich keine Reize sein, die normal auftreten. Wenn Sie einen Badspiegel anhängen, wäre natürlich der Lösereiz Feuchtigkeit denkbar schlecht, wenn Sie duschen, fällt der Spiegel runter.

Prof. Dr. Thomas Speck, Fakultät für Biologie Uni Freiburg

Solche Reize gibt es zum Beispiel bei den Blättern der Bäume, die eben im Herbst abfallen und nicht im Frühjahr. Hier will man aber über das biologische Vorbild noch hinausgehen, was nach einer Evolution, die Milliarden von Jahre schon andauert, keine Aufgabe für einen Vormittag ist.

Eine mit Efeu bewachsene Mauer 20 min
Bildrechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

MDR THÜRINGEN - Das Radio Mi 28.04.2021 15:20Uhr 20:16 min

https://www.mdr.de/mdr-thueringen/audio-experte-redakteur-efeu-biologe-100.html

Rechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

Audio

Gute Dämpfung

Auch enden die Ideen der Materialentwickler nicht beim Kleben und Dübeln, wenn sie in der Natur abkupfern. Dämpfungsstrukturen der Pomeloschale sind beispielsweise ein Vorbild für einen Schutzhelm, oder Roboter, die sich nicht auf Rädern fortbewegen, sondern mit rankenähnlichen Strukturen in feinste Öffnungen hineinwachsen und so Minikameras in Position bringen.

Pomelo
Vorbild für einen Schutzhelm: Die Pomelo-Schale Bildrechte: Colourbox.de

Auf diese Art könnten Retter nach Verschütteten suchen oder Archäologen nach Schätzen unter der Erde. Soft robotics ist der Fachbegriff dafür. Auch bei Selbstreparaturmechanismen sind die Forscher schon sehr weit, hier sind sogar Mensch und Tier ein Vorbild, bei uns schließen sich Wunden ja auch quasi von selbst. Momentan müssen die Astronauten im All immer mühsam nach den winzigen Löchern suchen, durch die nach dem Aufprall kleiner Weltraumschrott-Teilchen die Luft entweicht. Wenn sich die Außenhaut einfach selbst reparieren würde, wäre das eine tolle Sache.

Hier haben Kollegen aus England etwas entwickelt. Faserverbundmaterialien bestehen ja aus einer Matrix, darin sind Fasern eingebettet, in der ein 2-Komponenten-Kleber steckt. Wenn da ein Aufschlag kommt, können sich kleinere Verletzungen in den Außenhüllen selbst reparieren.

Prof. Dr. Thomas Speck, Fakultät für Biologie Uni Freiburg

Die Herausforderung: An der von der Sonne abgewandte Seite herrschen Temperaturen im zweistelligen Minusbereich, zur Sonne hin werden es 100 Grad und mehr. Aber wir brauchen gar nicht so weit zu fliegen, selbstreparierende Dichtungen sind ein weiterer Ansatz, auch die selbstreparierende Plastetüte beispielsweise wäre eine super Geschichte, eine, die ein Leben lang hält. Es sei denn, sie landet in der Natur.

Frau mit Einkaufstüten aus Plastik
Haltbar und kompostierbar soll es sein. Bildrechte: dpa

Das zeigt, wie wichtig es ist, am Ende nicht nur stabile Dinge zu entwickeln, sondern auch welche, die sich am besten auch noch kompostieren oder von selbst zerlegen lassen. Also: Was passiert zum Beispiel, wenn die Nutzungsdauer eines Verbundmaterials abgelaufen ist. Hier sind die Forscher dabei, von den schon erwähnten Laubbäumen zu lernen, die im Herbst ihre Blätter abwerfen. Da spielt nämlich eine Trennschicht eine Rolle.

Kann man in Materialverbünde Trennschichten einbauen, die man dann, wenn das Material seine Lebensdauer hinter sich hat, mit einem Reiz zur Lösung anregt. Dass das also in seine Bestandteile zerfällt, die dann im Idealfall sogar wiederverwendet werden können.

Prof. Dr. Thomas Speck, Fakultät für Biologie Uni Freiburg

Das kann man sogar auf technische Geräte ausdehnen. Elektroschrott ist ein großes Problem, die verwendeten Stoffe sind selten und wir bekommen sie nur schwer auseinander. Hier mit Trennschichten zu arbeiten, die dann im Recyclingbetrieb mit einem ganz bestimmten Reiz stimuliert werden, auch daran wird schon gearbeitet. Das Radio, das sich selbst zerlegt also - aber so weit wollen wir dann doch lieber nicht denken.

Quelle: MDR THÜRINGEN

Mehr zum Thema Bionik

Dieses Thema im Programm: MDR THÜRINGEN - Das Radio | Ramm am Nachmittag | 28. April 2021 | 15:20 Uhr

1 Kommentar

part vor 2 Wochen

Mir würde es schon reichen, wenn ich heute noch Plastik-Dübel kaufen könnte, wie sie in der DDR hergestellt wurden, dreigeteilt, stabil und mit einer Krempe versehen. Die verbogen sich nicht beim Einschlagen und verdrehten sich nicht beim Einschrauben und hielten bombenfest. Die heutigen namhaften Hersteller reichen mit ihren Produkten bei weitem nicht an diese ehemaligen Spitzenprodukte heran, von denen ich zum Glück noch ein paar habe.