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Innovation und Nachhaltigkeit

Baumaterial mit Kreislaufdenken

Nachhaltige Baustoffe sind im Kommen: Einige Werkstoffentwicklungen von Wissenschaftlern, Architekten und Designern machen Hoffnung, dass eine stärkere Orientierung auf Materialkreisläufe zur Reduzierung von CO2-Emissionen im Baugewerbe führen wird.

Bauabfälle wie Kacheln, Beton oder Glasscherben zählen mengenmäßig zu den größten Abfallgruppen in Deutschland. Im Jahr 2014 fielen gut 54,6 Millionen Tonnen Bauschutt an. Obwohl etwa vier Fünftel davon recycelt werden und ein weiterer Teil als Schüttgut im Straßenbau Verwendung findet, belastet die Menge, die jährlich auf den Deponien landet, die vorhandenen Kapazitäten. Grund genug für Entwickler, Architekten und Designer, sich des Themas anzunehmen und neuen nachhaltigen Baustoffen zu suchen, die dem Kreislaufgedanken gerecht werden oder in denen natürliche Bestandteile herkömmliche ersetzen.

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Ob Upcycling oder Materialinnovationen: Es gibt viele Ansätze, dank derer die Bauindustrie nachhaltiger werden könnte. Die Kasseler Designerin Lea Schücking verwendet Bauschutt als Ausgangsmaterial für ihre ‚Shards‘-Fliesen.
Foto: Lea Schücking

Die junge Designerin Lea Schücking aus Kassel beispielsweise zeigt mit ihrer Arbeit ‚Shards‘, wie sich unter Verwendung von Reststoffen auf Bauschutthöfen Fliesen als Unikate mit außergewöhnlicher Oberflächenstruktur und Haptik erzeugen lassen. Dazu zerkleinert sie Ziegel und Altglas, mischt die Bestandteile und brennt das Materialgemisch zu neuen Fliesen. Je nach Mischungsverhältnis und Brenntemperatur kann die Farbigkeit zwischen strahlendem Grün bis hin zu Brauntönen eingestellt werden, ohne zusätzlich Pigmente beizumischen. Auf diese Weise hat die Designerin ein zirkuläres System geschaffen, in dem ohne Qualitätsverlust und mit geringem Energieverbrauch Altmaterial aus Bauschutt in ein hochwertiges Qualitätsprodukt überführt wird. ‚Shards‘ wurde im November 2018 mit dem Bundespreis Ecodesign ausgezeichnet.

Natürliche Materialien ersetzen Zement

Dass sich auch natürlich Reststoffe aus der Agrarwirtschaft für die Herstellung von nachhaltigen Baustoffen nutzen lassen, zeigen einige spannende Entwicklungen für Beton, mit denen sich neben dem Einsatz von Primärmaterial vor allem die CO2-Emissionen reduzieren lassen. Die Bauindustrie ist seit Jahren einer der Hauptverursacher des klimaschädlichen Kohlendioxids. Vor allem die Betonproduktion benötigt große Mengen an Energie, da die Herstellung des Zementklinkers bei hohen Temperaturen abläuft und der Aushärtungsprozess mit großen Kohlendioxid-Emissionen verbunden ist. Experten schätzen, dass die Zementindustrie für rund acht Prozent der weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich ist.

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Das Forschungsteam rund um Dr. Wolfram Schmidt will chemische Zusatzstoffe und mineralische Zusätze nach und nach verringern. Das Ergebnis ist Bionikbeton mit Biofasern.
Foto: Dr. Wolfram Schmidt

Vor diesem Hintergrund hat die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) einen Beton unter Verwendung biobasierter Reststoffe entwickelt, der einen deutlich reduzierten Zementklinkeranteil aufweist. Dabei griff das Forscherteam um Dr. Wolfram Schmidt auf Erfahrungen von Wissenschaftlern der University of Nigeria zurück. Beispielsweise wurde die besonders anhaftende Stärke der Schalen der Cassavaknolle als Zusatzstoff verwendet.

In Nigeria gehört das stärkehaltige Wurzelgewächs zu einem der wichtigsten Nahrungsmittel. „Wir wollen die chemischen Zusätze und mineralischen Zusatzstoffe im Beton nach und nach ersetzen. Die Pflanzenstärke führen wir in die moderne Bauchemie ein, das ist neu“, erläutert Dr. Wolfram Schmidt von der BAM seinen Ansatz. Werden die Schalen verbrannt, kann die Asche aufgrund ihres hohen Anteils an reaktivem Siliziumdioxid als nachhaltiger Zementersatz verwendet werden und die Ökobilanz im Vergleich zu herkömmlichem Beton verbessern. Weitere Zutaten der Betonrezeptur sind Kokosfasern, Akaziensaft und Reisschalen.

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Auch die Materialinnovation ‚Deton‘ von Nail Förderer entsteht unter Verwendung pflanzlicher Fasern.

Einen ähnlichen Weg geht auch der Erfinder und Projektentwickler Nail Förderer mit seinem Betonwerkstoff Deton 3D. Für die Herstellung verwendet er pflanzliche Fasern, die zu einem großen Teil die adhäsive Funktion des Zements ersetzen. Auf diese Weise kann der Zementanteil im Vergleich zu Normalbeton erheblich reduziert werden. Die Betonrezeptur ist darüber hinaus so zusammengestellt, dass auf eine zusätzliche Bauwerksabdichtung, Brandschutzmittel oder Fungizide verzichtet werden kann. Die Festigkeitssteigerung durch den Einsatz der pflanzlichen Fasern macht sogar den Einsatz einer Stahlarmierung gänzlich überflüssig.

Ein weiterer Vorteil zur Reduzierung der CO2-Emissionen ist, dass der Beton durch Beimischung von Blähglas eine wärmedämmende Qualität besitzt. Das freut nicht nur alle Sichtbeton liebenden Architekten, sondern auch die Bauherren, denn bei Verwendung von Deton kann ein Ersparnis von bis zu 70 % der CO2-Essionen erzielt werden. Diese drei Projekte zeigen, dass Umweltbewusstsein kein reines Lifestylethema mehr ist, sondern auch im konservativem Baugewerbe ankommt. Nun ist es an Architekten, nachhaltige Baustoffe zu nutzen.


Autor Dr. Sascha Peters

ist Geschäftsführer der Zukunftsagentur Haute Innovation in Berlin. Mit seiner Expertise als Innovationsberater, Autor und Produktentwickler zählt er zu den renommierten Material- und Technologieexperten in Europa.

 

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