Lignin: Der neue Super-Dämmstoff?

Die Entwicklung im Bereich der Dämmstoffe schreitet stetig voran. Neue Anforderungen bei den Bauvorschriften, gerade was die Energieeffizienz und die Nachhaltigkeit angeht, erfordern innovative Lösungen. Eine dieser neuen Optionen sind Dämmstoffe auf Basis von Lignin, die vielversprechende Eigenschaften mitbringen.

Lignin: Das steckt hinter dem Stoff

Bei Lignin handelt es sich um einen Stoff mit natürlichem Ursprung. Er kommt in den Zellwänden von Pflanzenstoffen vor. Besonders in Bäumen ist Lignin in großen Mengen vorhanden und sorgt dort für die Stabilität der Gewächse. In diesem Zusammenhang wird von der Lignifizierung gesprochen. Dabei verholzt die Zelle eines Gewächses durch die Bildung von Lignin, was ihm Stabilität bringt.

Lignin zählt zur Klasse der Biopolymere. Die zentralen Eigenschaften des Stoffes sind die Druckfestigkeit und die Beständigkeit. Je nach Holzart liegt der Anteil von Lignin an der gesamten Biomasse zwischen 15 und 33 Prozent. Gute Lieferanten sind Buchenholz, die meisten Nadelhölzer sowie auch Weizenstroh, da hier der Anbau einfacher und schneller ist.

Aerogel-Dämmstoffe auf Basis von Lignin

Mit seinen Eigenschaften ist Lignin ein interessanter Biowerkstoff. Es gibt eine Reihe von Verwendungsmöglichkeiten, darunter der Einsatz als Dämmstoff. Die Technische Universität Hamburg hat im Jahr 2018 einen Weg entdeckt, Lignin als Basis für Dämmstoffe zu nutzen. Dafür haben die Forscher Lignin aus Buchenholzresten gewonnen und es als Grundstoff für Aerogel-Dämmstoffplatten eingesetzt. Bei Aerogel handelt es sich um Festkörper, die zu einem extrem hohen Teil aus Poren, also aus Luft, bestehen. Dieser Anteil kann bei diesem speziellen Material bis zu 99,98 Prozent betragen. Luft hat die Eigenschaft, Wärme besonders gut zu isolieren. Dieser Vorteil lässt sich bei Dämmstoffen ausnutzen. Die hohe Dämmleistung erzielt Aerogel aus Lignin durch die Nanostrukturen. Aus diesem Grund wird das Material auch als Nanogel bezeichnet. Bereits heute gibt es mineralischen Aerogel-Hochleistungsdämmputz für den Außenbereich, der auch zu unserem Sortiment gehört.

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Die Struktur von Aerogel ähnelt einem Schwamm, wobei die Poren sehr viel kleiner sind. Hier ist die Luft eingeschlossen und hat keine Möglichkeit, Luftmoleküle in den benachbarten Poren zu berühren. Das unterbindet die Wärmeweitergabe und prädestiniert Lignin-Aerogel als Dämmstoff. Aerogele weisen eine Oberfläche von 500 bis 1.000 Quadratmetern pro Gramm auf, besitzen also eine extrem strukturierte Textur mit feinen Poren bei niedrigem Gewicht.

Was macht Dämmstoffe aus Lignin so besonders?

Dämmstoffe aus Lignin und besonders Aerogel auf Basis dieses Stoffes bringen einige interessante Eigenschaften mit. In erster Linie sind dies die sehr guten Wärmedämmeigenschaften von Aerogel-Dämmstoffen. Die Wärmeleitfähigkeit von Dämmplatten aus Lignin-Aerogel erreicht Werte von bis zu 15 bis 24 MW/km K. Damit sind Dämmstoffe auf Basis von Lignin-Aerogel deutlich effektiver als klassische Materialien, die im Bereich der Wärmedämmung zum Einsatz kommen. Hier liegt die Wärmeleitfähigkeit typischerweise in einem Bereich zwischen 30 und 45 MW/km K. Dies trifft auf Dämmplatten aus Polystyrol oder Steinwolle zu, die häufig als Wärmedämmung zum Einsatz kommen.

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Damit geht ein weiterer spezifischer Vorteil von Aerogel-Dämmmaterialien einher. Durch die sehr guten Wärmedämmeigenschaften ist es möglich, bereits mit vergleichsweise dünnen Schichten eine hohe Wärmedämmleistung zu erzielen. Gleichzeitig sind diese Dämmstoffe extrem leicht. Das liegt nicht nur an der niedrigen Dicke, sondern vor allem am hohen Luftanteil. Mit diesen Eigenschaften ist Aerogel aus Lignin eine ressourcenschonende Dämmlösung. Der Verbrauch an Material ist niedriger als bei anderen Dämmstoffen.

Weiterhin sind Aerogele grundsätzlich funktionalisierbar. Die Oberfläche kann so hydrophob oder hydrophil sein. Ein diffusionsoffener Dämmstoff ist von Vorteil, denn so sind die Gefahren von Feuchtigkeitsschäden minimiert. Dies ist bei anderen Dämmmaterialien immer wieder ein Problem und kann zur schädlichen Schimmelbildung führen.

Theoretisch ist die Gewinnung von Lignin aus Restholz jeder Art möglich. Die Länge der Fasern und die Größe des Ausgangsmaterials sind vollkommen unerheblich. Somit lässt sich selbst aus Holzabfällen oder Recycling-Material Lignin für die Produktion von Aerogel gewinnen. Gleiches gilt für die Wiederverwertung von Aerogel-Dämmstoffen. Da es sich um einen rein biobasierten Werkstoff handelt, der ohne zusätzliche Behandlung auskommt, ist das Recycling problemlos möglich. Für die Baubranche sind dies interessante Aspekte. Die Forderungen, im Bereich des Hausbaus nachhaltiger und ressourcenschonender zu agieren, sind in den vergangenen Jahren lauter geworden. Zudem gibt die Politik mit dem Kreislaufwirtschaftsgesetz und ähnlichen Vorgaben die Richtung vor und fordert, effizienter mit Rohstoffen umzugehen. Lignin als Basis für Aerogel-Dämmstoffe ist eine Lösung, mit der sich dies in der Praxis umsetzen lässt.

In welchen Szenarien ist der Einsatz von Lignin-Dämmstoffen möglich?

Dämmstoffe sind in den verschiedenen Formen für ganz bestimmte Einsatzbereiche ausgelegt. So kommen spezielle Dämmmaterialien im Innen- und Außenbereich zum Einsatz. Aerogel ist grundsätzlich für beide Bereiche geeignet, wobei Dämmstoffe aus Lignin primär für die Innendämmung vorgesehen sind. In diesem Bereich präsentiert sich Lignin-Aerogel sehr vielseitig. In ersten Versuchen zeigt sich, dass Aerogel aus Lignin nicht nur in Form von Dämmplatten produziert werden kann, sondern der Einsatz auch als Pulver und Granulat möglich ist. Damit erweitern sich die potenziellen Einsatzbereiche deutlich. Dämmplatten sind die vielseitige Lösung, die für alle Bereiche des Hauses vom Dach bis zur Kellerdecke geeignet sind. In der Sparrendämmung kommen so oft Dämmplatten zum Einsatz. Sind die Platten witterungsbeständig und wasserfest, dann ist der Einsatz an der Fassade ebenfalls eine Option. Mit Granulat lassen sich dann kleine Hohlräume verfüllen, und Lignin-Aerogel kann für die Einblasdämmung zum Einsatz kommen. Somit ist der Dämmstoff auch für die Kerndämmung von doppelschaligem Außenmauerwerk und für ähnliche Szenarien geeignet.

Ein häufiges Szenario ist die energetische Sanierung von Bestandsimmobilien. Hier gibt es eine Reihe von Herausforderungen, die bei der Wahl von Dämmmaterialien immer wieder für Probleme sorgen. In erster Linie ist dies der vorhandene Platz. Bei älteren Gebäuden wurde weniger Raum für die Dämmung einkalkuliert, als heute benötigt wird, um die aktuellen Energiestandards einzuhalten. So ist beispielsweise durch die Sparren der Dachkonstruktion die Dicke der Dämmschicht bereits vorgegeben. Teure Umbauten lassen sich nur vermeiden, wenn Wärmedämmstoffe zum Einsatz kommen, die sehr effizient sind. Aerogel-Lignin hat das Potenzial, dabei eine effiziente und einfach einsetzbare Option zu sein. Ein flächendeckender Einsatz von Aerogel auf Basis von Lignin hängt vor allem von zwei Faktoren ab: der breiten Verfügbarkeit von verschiedenen Optionen sowie dem Preis. Dieser Dämmstoff befindet sich noch in der experimentellen Phase, sodass die Preise entsprechend hoch sind und eine Massentauglichkeit noch nicht gegeben ist. Erste Start-ups arbeiten seit 2022 daran, Lösungen für die Bauwirtschaft zu entwickeln, sodass mit einer Marktreife in den nächsten Jahren zu rechnen ist.

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