Nachwachsende Baustoffe

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Nachwachsende Baustoffe

 

Beton und Stahl sind die wichtigsten Materialien der Bauindustrie. Beide aber haben einen grossen Nachteil: Sie werden aus Rohstoffen gewonnen, die wir der Erdkruste entnehmen und deren verfügbare Vorräte nicht ewig reichen. Beim Sand, ohne den kein Beton gemischt werden kann, ist die Ressourcenknappheit schon seit Längerem ein Thema. Deshalb sucht die Baubranche nach neuen Möglichkeiten, präsentiert und diskutiert Alternativen für nachhaltigeres Bauen an Veranstaltungen wie der Swissbau 2018.

Eine Lösung dieser Problematik liegt in nachwachsenden Materialien und Rohstoffen, «wobei damit ausdrücklich nicht nur Holz gemeint ist», so Felix Heisel. Der Architekt forscht in diesem Bereich im Fachgebiet für Nachhaltiges Bauen von Prof. Dirk E. Hebel am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) sowie am Future Cities Laboratory (FCL) in Singapur. Die Gruppe arbeitet gemeinsam mit der Block Research Group der ETH Zürich an einem Paradigmenwechsel in der Bauindustrie.

Neuartige Baustoffe aus natürlichen Ressourcen

Begonnen hat man vor sechs Jahren in Singapur mit der Forschung rund um den nachwachsenden Baustoff Bambus. Felix Heisel: «Wir hatten zuvor in Äthiopien gelebt und dort gelernt, dass der Zugang zu Baumaterialien für Architekten oft ein Problem darstellt. Baustahl zum Beispiel ist dort nicht immer zu haben.» Hingegen verfüge das Land über grosse Mengen Bambus, die zwar von der Bevölkerung für den täglichen Einsatz verwendet werden, etwa im Möbelbau, aber nicht als tragendes Material geeignet ist. Also hat man ein Labor aufgebaut und mit einem interdisziplinären Team Materialforschung betrieben. Das hat schon zu einigen hilfreichen Resultaten geführt. Der Bambus-Stahl, ein Kompositmaterial aus Bambusfasern als leichte Alternative zum herkömmlichen, schweren Metall, kam bereits 2014 in die Schlagzeilen. Einen zweiten Strang, den die Forscher verfolgten, war die Reaktivierung von Müll als Ressource. «Abfall ist fast überall in grossen Mengen vorhanden und beinhaltet wertvolle Materialien», erläutert Heisel. «In der Bauindustrie landen die meisten Abfallstoffe immer noch auf der Deponie. Falls ein Werkstoff rezykliert wird, bedeutet das leider dennoch oft eine Abwertung des Materials.» Eine erste Zusammenstellung, was auf diesem Gebiet alles möglich ist, zeigt das bereits 2014 erschienene Buch «Building from Waste» der Forschungsgruppe. Dies anhand von Beispielen, wie aus gemahlenem Bauschutt, Bausteinen aus Plastik oder gepressten Papieren neue Ziegel werden. Ein dritter Zweig der Forschung an nachwachsenden Baustoffen ist die Herstellung und Verwendung von Steinen aus Pilzen, genauer aus deren Wurzelgeflecht. Während wir mit dem Wort Pilz meist den Fruchtkörper des Lebewesens bezeichnen, befindet sich der grösste Teil des Pilzes im Untergrund, wo er aus zahllosen Fäden, sogenannten Hyphen, ein feines Geflecht bildet, das Myzel. Aus diesem lassen sich durch gezieltes Züchten der Pilze sehr leichte, druckfeste Bausteine in einer Vielzahl von Formen herstellen.

Der Baustoff wächst vor der Tür

Der Vorteil eines solchen Baustoffes liegt auf der Hand: Er kann direkt am geplanten Standort des zukünftigen Gebäudes mit überschaubarem Aufwand herangezüchtet und dann verbaut werden. «Grow your own house» lautet ein Slogan aus den USA, wo Mycelium-Produkte schon seit einigen Jahren auf dem Markt sind. So hat der Computer-Hersteller Dell längst die Styropor-Ecken der PC-Verpackungen durch Produkte aus dem leichten Mycelium ersetzt. Nach dem Auspacken kann das Material ganz einfach kompostiert oder dem Bioabfall übergeben werden. Auch in der Bauindustrie sind die Pilzgeflechte schon angekommen, zum Beispiel als Dämmstoff. Nun wagen sich die Forscher an Pilzsteine. Heisel: «Wir wollen aufzeigen, dass wir Baustoffe entwickeln können, die einem biologischen Kreislauf entspringen.» Zur Herstellung der Pilzsteine benützt die Forschungsgruppe zurzeit Speisepilze, zum Beispiel Austernpilze. Zu ihrer Anzucht braucht es zum einen eine Form, die dem zukünftigen Stein sein Volumen und seine Geometrie gibt. Zum anderen wird ein Nährstoff für den Pilz benötigt, wofür meist Sägespäne verwendet werden. Konkret füllt man den in Sägespänen angezüchteten Pilz in Formen, worin die Masse regelmässig befeuchtet und bei einer konstanten Temperatur gehalten wird. Bei solch optimalen Bedingungen wächst der Pilz schon in wenigen Wochen zu einem dichten Wurzelgeflecht heran. Das Endergebnis ähnelt einem Kompositmaterial. «Stellen Sie sich den Pilz vor wie einen Biokleber. Was wir herstellen, wäre ins Bauwesen übertragen eine Art von Faserverbundstoff. Wobei unser Kleber 100 Prozent biologisch ist.» Mit den fertigen Pilzsteinen kann aber wegen ihrer speziellen Eigenschaften nicht auf übliche Weise gebaut werden. Felix Heisel: «Der Stein ist im Moment noch ein relativ schwaches Material, das nur Druck-, aber keine Zugkräfte aufnehmen kann. Das muss aber kein Schwachpunkt sein, wenn wir diese Kräfte statisch voneinander trennen.» Auf diesen Bereich der Forschung hat sich die Block Research Group an der ETH Zürich spezialisiert, die schon seit Jahren daran ist, passende Strukturen zu entwickeln.

Die Probe aufs Exempel

Eine ideale Plattform für das Material und die Konstruktionsweise bot sich den Forschern dieses Jahr im September an der Biennale für Architektur und Städtebau in Seoul. Die Biennale widmete sich Lösungsansätzen für zahlreiche städtische Probleme, unter anderen solche der Stadtentwicklung angesichts immer grösserer Ressourcenverknappung. In diesem Rahmen fand ein von den Forschern aus Karlsruhe, Singapur und Zürich gemeinsam konstruierter Pavillon, der sogenannte MycoTree, grossen Anklang. Der Pavillon, der eher an einen Baum als an ein Gebäude erinnerte, bestand aus verzweigenden Stützen, die einen Gitterrost aus Bambus-Komposit trugen. Dieser nahm sämtliche auftretenden Zugkräfte auf. «Erst im Zusammenspiel dieser beiden Baustoffe, die beide aus organischen, nachwachsenden Rohstoffen bestehen, funktioniert die Struktur.» Die Struktur in Korea zeigt indes nur den aktuellen Stand dessen, was mit dem Pilzstein möglich ist. Felix Heisel: «An mehreren Instituten wird in ganz unterschiedlichen Richtungen an diesem Material geforscht. Wir haben insgesamt einen extrem vielversprechenden Baustoff, dessen Potenzial wir noch gar nicht richtig abschätzen können.»

Die Schweizer Baubranche denkt mit

Bereits heute wird in der Schweizer Baubranche Nachhaltigkeit gelebt. Ein gutes Beispiel dafür sind die Gebäude des «Suurstoffi»-Areals in Risch Rotkreuz im Kanton Zug. Dort entsteht gerade das erste richtige Holz-Hochhaus der Schweiz. Und auch sonst wird Holz als wichtiger Rohstoff für zukünftiges Bauen sehr hochgehalten. So wurde zum Beispiel kürzlich innerhalb des Nationalen Forschungsprogramms «Ressource Holz» eine neue Betonmischung entwickelt, die zu über 50 Prozent aus Holz besteht. Gemäss aktuellen Studien der ETH ist jedoch das Rezyklieren von Rohstoffen eine der wichtigsten und Erfolg versprechendsten Methoden, damit die Zukunft des Bauens nachhaltiger gestaltet und gefährdete Ressourcen gespart werden können. Um zum Beispiel der Verwendung des schwindenden Rohstoffs Sand entgegenzuwirken, werden im Rahmen von Studien Alternativen wie gemahlenes Glas oder Recyclingbeton getestet. Die Diskussion über die Alternativen für nachhaltiges Bauen wird an der Swissbau 2018 intensiv geführt werden. An verschiedenen Veranstaltungen und in der Sonderschau Swissbau Innovation Lab, bei welcher unter anderem auch die Empa als Partner beteiligt ist, wird über Materialien, Bauweisen oder Umweltauswirkungen referiert und diskutiert. Ausserdem werden in den Ausstellungshallen bewährte und neue Materialien präsentiert.

Alles auf einen Blick: www.swissbau.ch
Kontakt: maximilian.grieger@swissbau.ch

 

 

2018-02-22T11:13:22+00:00 Kategorien: Handwerkerbedarf|Tags: , , |