Nachhaltige und Ressourcenschonende Baustoffe

Auf der Suche nach alternativen Baustoffen hat die Bauindustrie inzwischen große Sprünge in Richtung Nachhaltigkeit und Effizienz vollbracht.

Bislang zeigte sich die Baubranche eher behäbig und wenig flexibel, insbesondere wenn es um die Einführung neuartiger Baustoffe ging. Die rasant gestiegene Nachfrage nach nachhaltigen, ressourcenschonenden, biologischen oder ökologischen Baustoffen hat der Materialneuentwicklung einen kraftvollen Anschub beschert. Vor allem innovative Start-up-Unternehmen machen hier auf sich aufmerksam. Erstaunlich ist zudem, dass uralte Baupraktiken aus fernen Ländern adaptiert, modernisiert und hierzulande als Neuheit im Bauwesen präsentiert werden. Eine Auswahl dieser neuen Produkte ist hier vorgestellt.

Für Böden, Fassaden, Decken und Wände – WPC oder BPC-Paneele

WPC steht für Wood Plastic Composite. Dieses Material bringt gleich ein ganzes Paket an Vorteilen mit sich, die von modernen Baustoffen gefordert werden. Dieser Holz- Kunststoff-Verbundwerkstoff wird aus Holzfasern und Kunststoffen aus dem Recycling hergestellt. Sägemehl, Zellstoff, Erdnussschalen, Schalen anderer Nussarten oder Rinde fallen in großen Mengen als Abfallprodukte in der verarbeitenden Industrie an. Ebenso leicht verfügbar sind Kunststoffabfälle, so wie sie in den Gelben Säcken entsorgt werden.

Dieser Plastikmüll wird gewaschen, zerkleinert und so weit erwärmt, dass er sich verflüssigt. Anschließend werden die Holzabfälle hinzugegeben, die, soweit notwendig, ebenfalls zerkleinert werden. Diese Masse wird gut durchgemischt und dann in Formen gegossen. Bemerkenswert an WPC ist, dass nicht nur das Material selbst vollständig aus recycelten Rohstoffen hergestellt werden kann. Reste und Abschnitte der Boarde können ebenfalls für neue Paneele verwendet werden, genau wie ganze Fassaden oder Fußböden aus WPC nach einer Renovierung oder Erneuerung.

Dieser Baustoff lässt sich also quasi unendlich wiederverwenden, weshalb er trotz der Kunststoffkomponente als nachhaltig anzusehen ist. Eine Alternative zu WPC ist BPC: Bamboo Plastic Composite. Schon aus rechtlichen Gründen muss der Verbundwerkstoff separat benannt werden, denn entgegen dem allgemeinen Irrglauben ist Bambus kein Holz. Diese Pflanze gehört zur Gruppe der Gräser, weshalb BPC-Paneele etwas andere Eigenschaften mit sich bringen. Dazu gehören insbesondere die höhere Flexibilität und Biegsamkeit der Paneele.

Vorteile von WPC und BPC

Da Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe aus einer Substanz hergestellt werden, die als Paste beginnt, können Bauteile in nahezu jeder Form und Größe produziert werden. Auch gewölbte oder gebogene Formen sind möglich. Überdies ist die Flexibilität bei der Auswahl der Farbe einzigartig. Die Paste kann in verschiedensten Farbtönen eingefärbt werden. Überdies ist es möglich, die WPC-Oberfläche mit einem Design zu gestalten. Auf diese Weise entstehen WPC- oder BPC-Paneele, die Schiefer, Nussbaumholz oder Eichenbohlen täuschend ähnlich sind. Ideal für hinterlüftete Fassaden, als Bodenbelag, für Raumdecken oder als Zwischenwand beim Innenausbau. Darüber hinaus können aus WPC-Dachpfannen oder Boards hergestellt werden, die wie reguläre Dachpfannen aussehen.

Eigenschaften von WPC und BPC

Unter funktionellen Gesichtspunkten ist dieser Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoff feuchtigkeits- und verrottungsbeständig. Diese Eigenschaften bringen eine deutlich überdurchschnittliche Haltbarkeit mit sich, im Vergleich zu herkömmlichen Baustoffen. Obendrein ist WPC hitzebeständiger als typisches Holz. Je nachdem, mit welchem Material das Sägemehl gemischt wird - Polyethylen oder Polypropylen - kann WPC für eine Vielzahl von Bauprojekten ähnlich wie Naturholz verwendet werden. Bohren, Hobeln, Schleifen; Mit WPC ist alles genauso einfach wie mit Holz.

Bauprofis werden zudem feststellen, dass Holzbefestigungen wie Nägel und Schrauben im Vergleich zu normalem Holz einen besseren Halt in WPC erzielen. Darüber hinaus ist es weniger wahrscheinlich, dass WPC splittert oder bricht, wenn Schrauben nahe dem Ende der Dielen verwendet werden.

Innenausbau mit SIPs – Structural Insulated Panels

Strukturisolierte Paneele bestehen in der Regel aus zwei außenliegenden Holzschichten, in die eine Schaumisolationsschicht eingebettet ist. Vorzugsweise werden OSB-Platten für den Außenbereich verwendet. Zwischen jedem Oriented Strang Board wird eine Dämmung aus Polystyrol oder Polyurethan eingefügt. So entstehen strukturelle Isolierpaneele, die den herkömmlichen Baumaterialen im Trockenbau deutlich überlegen sind.

Mit SIPs lassen sich Decken vertäfeln, Innenverkleidungen anbringen und sogar Treppen bauen. Hauptnutzung ist aber die Konstruktion der Wände eines Gebäudes. SIPs sind ungemein zeitsparend. Für eine Wand mit vergleichbarem Dämmwert muss bei herkömmlicher Bauweise ein Holzrahmen gefertigt werden. Dann erfolgt einseitig die Montage von OSB-Platten, solchen aus Sperrholz oder aus Rigips. Anschließend wird die Wand mit Dämmstoffen ausgekleidet, bevor diese wiederum mit Platten verschossen wird. Bei SIPs reicht ein einzelnes Board, um diesen Dämmeffekt zu erzielen.

Tesla Solarfliesen

Eigentlich müssen diese Teile Solardachpfannen heißen, denn genau herkömmliche Dachpfannen werden durch die Innovation von Tesla ersetzt. Der für seine Elektroautos bekannte nordamerikanische Hersteller hat eine Dachfliese entwickelt, die dreifach stärker ausgelegt ist, als bei handelsüblichen Dachpfannen üblich. Entsprechend länger soll die Tesla Dachfliese halten. Die alten Dachpfannen werden entfernt und durch die Tesla Solarfliesen ersetzt. Eingearbeitete fertige Anschlüsse in den Fliesen sorgen für die optimale elektrische Verbindung. Dazu liefert Tesla die komplette elektronische Steuerung sowie Überwachung und auf Wunsch eine Wand, die sich als Batterie entpuppt. Darin können beim größten Modell etliche 100 kWh gespeichert werden, die sich über einen Inverter für den Nachstrom mit 220 Volt bei 50 oder wahlweise 60 Hertz nutzen lassen.

Myko-Baustoffe

Beyond Mining – Urban Growth: So hieß eine gemeinsame Präsentation der ETH Zürich und vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) im Jahr 2017. Seinerzeit wurde eine lasttragende Struktur aus Pilzmyzelium sowie Bambus vorgestellt, die vollständig Beton oder Mauerwerk ersetzen kann. Inzwischen ist aus der Studie mit einem Prototypen als Modell Realität geworden. Myko-Baustoffe, also die Fasern von bestimmten Pilzsorten werden genutzt, um verschiedenste Baukomponenten zu produzieren, darunter sogar Mauersteine. Vorteil ist, dass die Pilze ohne Energiezufuhr bei Dunkelheit wachsen und etwa alle 5 Tage geerntet werden können. Die immense Belastbarkeit des Rohstoffs und die facettenreichen Möglichkeiten bei der Formgebung der Baustoffe setzt den Myko-Baustoffen kaum mehr Grenzen. Obendrein ist das Material deutlich preisgünstiger als vergleichbare Produkte und es kann zu 100 % kompostiert werden.

Bio Composite

Unter die Gruppe der Bio Composite fallen das zuvor bereits genannte WPC und BPC. Aber auch hier geht die Entwicklung weiter. Bio Composite sind generell Materialien, die eine biologische Komponente enthalten. Das können neben Holz oder Bambus auch sein:

• Zellstoff,
• Wolle,
• Moos,
• Reisstroh,
• Reishülsen,
• Reet,
• Stroh,
• Naturfasern verschiedenster Herkunft,
• Lignozellulose,
• oder Papierschlamm.

Diese biologischen Stoffe werden mit verschiedensten Materialien kombiniert oder verbunden. In der Regel entsteht ein neuartiges Material mit exzellenten Isolationswerten. Hauptsächlich Dämmstoffe zur Wärmeisolierung werden produziert, aber auch solche, die speziell der Schallisolierung oder Absorption dienen.

Accoya

Accoya ist das derzeit weltweit führende Hightech-Holz – hergestellt aus nachhaltig gewonnenem Nadelholz. Aber es entspricht oder übertrifft die Haltbarkeit, Stabilität und Schönheit der allerbesten tropischen Harthölzer. Der Accoya-Holzproduktionsprozess verwendet nachhaltig erzeugtes, schnell wachsendes Nadelholz und erzeugt in einem ungiftigen Prozess ein haltbares und stabiles Holz. Die Technologie von Accoya basiert auf der Acetylierung. Dies ist ein Prozess, der seit mehr als 75 Jahren von Wissenschaftlern auf der ganzen Welt angewandt wird. Die Acetylierung wandelt die freien Hydroxylgruppen im Holz effektiv in Acetylgruppen um. Dies geschieht durch die Reaktion des Holzes mit Essigsäureanhydrid, das aus Essigsäure stammt. Bei der Umwandlung der freien Hydroxylgruppe in eine Acetylgruppe wird die Wasseraufnahmefähigkeit des Holzes stark reduziert, wodurch das Holz formstabiler und extrem haltbar wird. Das Aufbringen zusätzlicher chemischer Konservierungsmittel, wie es bei regulären Hölzern erforderlich ist, entfällt damit komplett.

Vorteile von Accoya-Holz

• Die Stabilität des Holzes erhöht seine Haltbarkeit. Für Hartholzprodukte wird durchschnittliche eine Haltbarkeit von 50 Jahren angenommen. Accoya überbietet diese Nutzungsdauer um mindestens weitere zehn Jahre.
• Die Härte des Holzes macht es weniger anfällig für Beschädigungen und aufgetragene Farben halten deutlich länger.
• Die harte und gleichmäßige Struktur ergibt ein feineres Finish beim Schleifen und die fehlende Wasseraufnahme des Lacks führt zu einer besseren Endqualität als bei Hartholzprodukten.
• Das Holz kann nach 25 Jahren Wachstum des Baums geerntet werden. Accoya hält jedoch 60 Jahre in der Anwendung. Damit ist Accoya ein Nettoabsorber von CO2 und ein unglaublich grüner Baustoff, der besonders gerne für Fenster und Türen verwendet wird. Aber auch Fußböden, Wände und Decken lassen sich damit gestalten.

Nachteil ist, dass Accoya wegen der aufwendigen Acetylierung rund 15 % teurer als tropische Harthölzer ist.

Bio-Baustoffe aus Baumrinde (Bark Siding)

Bark-Wandoberflächen bestehen aus der erkennbarsten äußeren Schicht des Baumes. Die Rinde von Birken, Kirschen, Kiefern und Pappeln wird nach der Ernte des Baumes sorgfältig entfernt. Diese Außenschicht wird dann unter Verwendung von regenerativen Herstellungsverfahren nach genauen Spezifikationen von Hand gefertigt und die Wandpaneele werden für eine einfache Installation in Standardgrößen hergestellt.

Als ein Beispiel wird Bark Siding aus der geschälten Rinde der Tulpenpappel (Liriodendron tulipifera) hergestellt. Die Rinde, die traditionell ein Abfallprodukt bei der Holzverarbeitung ist, wird geerntet, um zu Außenverkleidungen zu werden. Sogar Innenwandfliesen werden daraus produziert. Die Rinde wird kariert und im Ofen getrocknet. Durch ein Spezialverfahren werden die Form und Stabilität gesichert. Pappelrinde ist die einzige Baumrinde, die steif genug ist, um den Strapazen der Außenanwendung standzuhalten. Innovation ist das dazu entwickelte Montageverfahren. Oftmals mögen Bauherren keine Überlappungen der Schindeln, weil dies wenig attraktiv aussieht. Diese Pappelrinde wird aber auch in großen monolithischen Pappelrindenplatten hergestellt, die eine flächendeckende Montage ohne Überlappung ermöglichen.

Die Raumluft reinigende Baumaterialien

Luftfilter und bestimmte Pflanzen können dazu beitragen, die Luftqualität in einem Haus zu verbessern. Inzwischen gibt es auf dem Markt der Produktneuheiten Baumaterialien, mit denen dies ebenso möglich ist. Obendrein helfen diese Produkte dabei, den Energieumsatz zu senken. Die weltweit meistverkauften Produkte stammen aus den USA. Hier sind insbesondere AirRenew Essential und AirRenew M2TECH zu nennen. Beide Stoffe sind in der Lage, Formaldehyd aufzunehmen und in eine inerte Verbindung umzuwandeln. Diese Produkte sind für Neubauten und Renovierungen geeignet.

Luftreinigende Farben

Eine Alternative sind Farben, die die Atmosphäre reinigen können. Diese Produkte sind geruchsneutral und enthalten Partikel, die als Filter dienen. So werden Chemikalien sowie andere Schadstoffe absorbiert und anschließend neutralisiert. Erstaunlich ist, dass diese Farben mitunter sogar Schimmelpilzsporen oder Hausstaubmilben aufnehmen und unschädlich machen, was insbesondere für Allergiker eine erhebliche Erleichterung darstellt.

Diese erstaunliche Farbe enthält ein Molekularsieb, das eine gezielte Auswahl an flüchtigen organischen Verbindungen aus der Atmosphäre adsorbiert. Dieses Sieb ist ein ungiftiges, kristallines Rohr. Es ist so bemessen, dass kleine Moleküle wie Stickstoff oder Sauerstoff ungehindert passieren können. Größere Moleküle, darunter nahezu alle organischen Verbindungen, werden eingeschlossen und so inaktiviert.

Wandverkleidungen mit Luftreinigereffekt

Die sogenannte CleanAir Wandbekleidung ist überstreichbar. Sogar mehrere Schichten Farbe können aufgetragen werden, ohne dass die Funktion der Wandbekleidung gravierend behindert wird, solange eine atmungsaktive Farbe verwendet wird. CleanAir Wandverkleidungen binden dauerhaft Aldehyde und andere Giftstoffe, die üblicherweise in der Raumluft vorkommen. Die Exposition in einem belüfteten Raum zeigt, dass der Aldehydgehalt in der Luft in weniger als 72 Stunden sinkt, wenn CleanAir verwendet wird. Diese revolutionäre Wandbekleidung absorbiert im Laufe der Zeit bis zu 70 % der Aldehyde.

Wie es funktioniert? CleanAir-Wandbelag ist mit einer patentierten Spezialformulierung beschichtet, die als Fänger wirkt und Formaldehyd einfängt. Nach der Erfassung sei das Formaldehyd nicht mehr gesundheitsschädlich und die Wandverkleidung stelle kein Gesundheitsrisiko dar. Zudem wirkt diese CleanAir Wandverkleidung auch bei Bakterien, Viren, Pilzsporen und anderen Schadstoffen, wobei hier allerdings noch keine genauen Zahlen vorliegen.

Shirasu Kabe Wandputz-Finish aus Japan

Shirasu Kabe ist ein einzigartiges Finish für eine verputzte Wand. Das Produkt wird seit Jahrhunderten in Japan aus vulkanischem Boden hergestellt. Shirasu Kabe weist einige besondere Eigenschaften auf, die in keinem anderen ähnlichen Material zu finden sind. Es reinigt nachweislich die Luft im Raum. Diese Fähigkeit beruht auf dem natürlichen organischen Keramikmagmas im Finish. Zudem kontrolliert Shirasu Kabe die Luftfeuchtigkeit. Steigt diese an, wird der Raumluft Feuchtigkeit entzogen und gespeichert. Sobald die Luft trockener wird, wird die Feuchtigkeit wieder an die Raumluft abgegeben, was für ein gesundheitsförderndes Wohnklima sorgt.

Smart Glass

Smart Glass hat nichts mit Thermopane, Mehrfachverglasung oder Fensterglas mit Polaroideffekt zu tun. Smart Glass denkt tatsächlich mit. In den Wintermonaten wird helles Sonnenlicht hereingelassen, denn es hebt die Stimmung und hilft, die kalte Jahreszeit besser zu überstehen. Aber im Sommer wird quasi das gleiche Sonnenlicht von seiner Stärke reduziert.

Intelligentes Glas bezieht sich auf Verglasungen, deren Lichtdurchlässigkeitseigenschaften sich je nach Licht- oder Wärmeeinwirkung ändern. Im Allgemeinen wird das Glas in den Sommermonaten nur leicht durchscheinend, um bestimmte Wellenlängen der Sonne zu blockieren – und im Winter transparent, um die wärmenden Strahlen hereinzulassen. Dies führt zu jährlichen Kosteneinsparungen sowohl beim Heizen als auch beim Kühlen. Außerdem vermeidet es die Kosten und den Aufwand für die Installation von Lichtvorhängen oder Jalousien. Smart Glass kann sogar das Ausbleichen von Stoffen reduzieren, da es bis zu 99 % des schädlichen UV-Lichts blockiert.

Deton

Deton soll die Alternative zum Beton werden. Das Baumaterial wird CO²-neutral hergestellt und benötigt lediglich 30 Prozent der Menge an Zement, die für regulären Beton notwendig ist. Der Baustoff ist tragfähiger und belastbarer als Beton. Außerdem besitzt Deton sehr gute Isolationseigenschaften, denn ein Großteil des Materials ist Schaumglas aus dem Recycling. Zudem ist Deton um mehr als die Hälfte leichter als Beton und beim Bauen wird kein Bewehrungsstahl benötigt. Die Deton Construction GmbH hat bereits als Generalunternehmer mehrere Projekte realisiert. Derzeit laufen noch die Verfahren zur Patentanmeldung und mit der Zulassung als Baustoff wird noch 2023 gerechnet. Darüber hinaus kann Deton vollständig und problemlos recycelt werden, ohne dass eine Materialtrennung erforderlich wird.

Schlussgedanken zum Thema Baustoffe der Zukunft

In den Anfängen der Menschheitsgeschichte wurden Dächer mit Gras, Moos, Ästen und Zweigen gedeckt. Später wurden Schindeln aus Holz oder Schiefer verwendet. Etwa 450 vor Christi begannen die Korinther damit, ihre Häuser mit Dachpfannen aus gebranntem Ton zu decken. 2021 bietet Tesla Solarfliesen als Dachpfannen, die ein Einfamilienhaus über viele Jahrzehnte bequem mit Strom versorgen können.

Seitdem die Baubranche herbe Kritik wegen der durch sie erzeugten CO2-Belastung einstecken musste, hat sich insbesondere der Baustoffmarkt unübersehbar verändert. Die hohe Nachfrage nach biologischen, nachhaltigen, ökologischen und/oder ressourcenschonenden Baumaterialien ist inzwischen derart stark, dass verschiedene Produktneuheiten für den gleichen Verwendungszweck gewinnbringend produziert werden. Zudem vergeht kaum ein Monat, eine Woche, wo kein neues, revolutionäres Baumaterial der Öffentlichkeit vorgestellt wird. Insofern ist es ratsam, die einschlägige Presse genau zu verfolgen, damit für das nächste Bauvorhaben die perfekt dazu passenden Baustoffe eingekauft werden können. Diesbezüglich ist es ebenso empfehlenswert, einen zukunftsorientierten Baumarkt als Partner zu wählen, der auch über Produktneuheiten informiert. Gerade die leider wenigen innovativen und flexiblen Baumärkte haben in den vergangenen Jahren bewiesen, dass sie neuartigen Produkten gegenüber aufgeschlossen sind. Zudem ist es über einen solchen starken Partner möglich, auch Produktneuheiten aus dem Ausland zu beziehen, die in Deutschland bislang nicht erhältlich sind.