Experten finden, dass die neuesten Baumaterialien vom Bauernhof kommen

Jun 25, 2023

Die Bauindustrie ist für massive CO2-Emissionen verantwortlich. Durch den Umstieg auf biobasierte Materialien, etwa Isolierfasern aus Elefantengras, lässt sich der Klima-Fußabdruck deutlich reduzieren. Und es zeichnen sich weitere Möglichkeiten für biobasiertes Bauen ab. In Wageningen zum Beispiel wird alter Zement mit Abfallprodukten der Lebensmittelindustrie wiederverwendbar gemacht.Text René DiddeElefantengras ist eine fantastische Nutzpflanze mit vielen Anwendungsmöglichkeiten“, sagt der Gartenbauer Joost Sterke aus Haaren, Nordbrabant. Seit sieben Jahren züchtet er dieses spektakuläre Riesengras, das bis zu vier Meter hoch wird. „Miscanthus eignet sich als Brennstoff und als Ersatz für Torf in Blumenerde, und ich streue es in zerkleinerter Form über meine Töpfe mit Setzlingen.“ Es verhindert die Bildung von Unkraut und Moos und ist besser als importierte Rindenschnitzel. „Sterke stellt fest, dass das Interesse an dieser schnell wachsenden Kulturpflanze zunimmt. „Ich sehe es bei Gartenbauern, die wie ich nach nachhaltigen Innovationen suchen, aber auch bei Ackerbauern auf tief gelegenen Bauernhöfen.“ „Elefantengras kommt mit Nässe gut zurecht.“ Sterke geht davon aus, dass das Interesse am Anbau der Kulturpflanze weiter zunehmen wird, weil die Bauindustrie aufmerksam wird. „Ein belgisches Unternehmen besuchte uns kürzlich, um das Potenzial eines Unterbodens aus Elefantengras für den Wohnungsbau zu erkunden.“

Auch in Wageningen gilt Elefantengras als vielversprechende Baustoffquelle. Wageningen Food & Biobased Research testet seit 30 Jahren faserreiche Nutzpflanzen und Abfallströme. Beispielsweise entwickelte Richard Gosselink einen steinharten Verbundwerkstoff für Bleche in der Form der Wellblechbleche, die früher zur Dacheindeckung von Scheunen verwendet wurden. „Das wird aus Kokosnussschalen hergestellt, ohne Zusatz von synthetischem Kleber“, erklärt Gosselink, „aber jetzt können wir dieses Material auch aus Holzspänen und Elefantengras herstellen.“Isolieren mit GrasUnd das ist erst der Anfang, meinen die Experten. Sie prognostizieren einen Boom des Interesses am Anbau von Chinaschilf, sobald Häuser nicht mehr mit den bekannten gelben Steinwollmatten, sondern mit Fasern aus Elefantengras isoliert werden. „Ich freue mich auf den Tag, an dem Häuser auf den Feldern wachsen“, kommentierte der Minister für Wohnungsbau und Raumplanung Hugo de Jonge Ende März im niederländischen Bausektormagazin Cobouw. Im vergangenen Dezember teilte die Regierung dem Parlament in einem Memo mit, dass sie den Faseranbau für biobasiertes Bauen aktiv fördern wolle. In Erwartung dessen finanzieren drei Ministerien und sechs niederländische Provinzen das Building Balance-Programm, das darauf abzielt, die Einführung biobasierter Materialien im Bausektor zu beschleunigen. Auch WUR ist an diesem Programm beteiligt. Der Initiator und Leiter des Programms, Jan Willem van de Groep, sitzt regelmäßig mit Landwirten am Küchentisch und besucht Bauunternehmen. Sie könnten stark voneinander profitieren, argumentiert Van de Groep, ein freiberuflicher Berater. „Neue Nutzpflanzen bieten Acker- und Viehhaltern ein zusätzliches Geschäftsmodell.“ Und die Bauwirtschaft kann ihre negativen Auswirkungen auf das Klima reduzieren. Derzeit verbraucht die Herstellung von Steinwolle und Glaswolle viel Energie und stößt viel CO2 und Stickstoff aus. „Die europäischen Agrarvorschriften begünstigen den Anbau von Elefantengras. Ab diesem Frühjahr ist die Einhaltung einer Drei-To-Mäßigung verpflichtend.“ Fünf Meter breiter Pufferstreifen entlang von Fließgewässern, wo Gülle und Pestizide tabu sind. Dies gilt sowohl für Ackerflächen als auch für Grünland. Für diese Pufferstreifen, aber auch für Bachtäler und Randgebiete eignen sich vor allem ausgedehnte Kulturen, die wenig Betriebsmittel und Pestizide erfordern. In sumpfigen Gebieten gedeihen Nutzpflanzen wie Rohrkolben und Elefantengras, sodass Torfwiesen und Wasserrückhaltezonen produktiv bleiben. Und dann gibt es noch andere Faserpflanzen wie Sonnenblumen und Hanf, die dürreresistent sind und sich für trockene Sandböden eignen, sagt Van de Groep. Ein weiterer Vorteil dieser Pflanzen sei, dass die Produktionskette oft kurz sei, fügt er hinzu. „Der Bauer liefert die Ernte getrocknet und zerkleinert zu den Ställen in der Region, wo sie gesiebt und entstaubt wird.“ Anschließend können die losen Fasern zur Einblasdämmung in Dächern und Fertigbauteilen verarbeitet werden. Wenn es eine gut funktionierende Produktionskette und ein System zur Kompensation der CO2-Abscheidung gibt, kann ein Miscanthus-Anbauer 3000 Euro pro Hektar verdienen. Wir arbeiten hart daran, solche Ketten zum Laufen zu bringen. „Speicherung von Kohlenstoff“ Landwirte in solchen Produktionsketten würden auch für den in ihren Ernten gespeicherten Kohlenstoff bezahlt. „Die CO2-Speicherung ist von entscheidender Bedeutung, wenn die Niederlande die Pariser Ziele erreichen wollen.“ „Die Bauindustrie trägt mit Biofasern und Holz dazu bei, und der größte Teil davon sollte den Landwirten zugute kommen.“ Kurzfristig zielt das Building Balance-Programm auf 13 Regionen mit jeweils 1000 neuen Hektar Faseranbau ab. Bis 2030 sollen es 50.000 Hektar sein. Berechnungen zufolge könnte die Bauindustrie bei 180.000 Hektar Faseranbau Mineralfasern vollständig durch Biofasern ersetzen. „Das sind etwa 10 Prozent der niederländischen Agrarfläche, es würde also zu einer CO2-Reduzierung von 5,5 Megatonnen pro Jahr beitragen“, sagt Van de Groep. Die Niederlande müssen ihre CO2-Emissionen bis 2030 um 110 Megatonnen CO2 im Vergleich zu 1990 reduzieren. Davon werden 22 Megatonnen zusätzliche Maßnahmen erfordern, wie aus einem offiziellen Bericht Mitte April hervorgeht. Der Faseranbau könnte einen guten Teil davon liefern. GebrauchtzementUnd es zeichnen sich noch viele weitere Möglichkeiten für biobasiertes Bauen ab. Eine spektakuläre Erfindung aus dem Labor von Wageningen Food & Biobased Research ist die Reaktivierung von altem Zement. Zement ist der Hauptbestandteil von Beton und für sieben Prozent der weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich. Forschern aus Wageningen ist es gelungen, alten Zement durch die Zugabe bestimmter Biopolymere aus Abfallprodukten der Lebensmittelindustrie wiederverwendbar zu machen. Um welche Biopolymere es sich dabei handelt, verrät der Forscher Richard Gosselink nicht. „Jedenfalls haben wir gezeigt, dass dieser Biozusatz alten Zement in die Lage versetzen kann, neue Verbindungen zu bilden.“ Und dann klebt der Zement wieder, sozusagen reaktiviert. „Dieser gebrauchte Zement wäre eine wichtige Anwendung bei der Verwertung von Abfallprodukten aus der Bau- und Lebensmittelindustrie und würde gleichzeitig den CO2-Ausstoß reduzieren.“ Wageningen Food & Biobased Research arbeitet dabei mit dem AMS Institute, TNO und mehreren Unternehmen zusammen. „Aber die Trenntechnik für Bau- und Abbruchabfälle muss noch weiter verfeinert werden, damit wir den Zement von den Ziegeln trennen können“, sagt Gosselink. „Wir hoffen, im Jahr 2024 einen Pflasterstein als Demonstrationsprodukt herstellen zu können.“ Gosselink zeigt uns auch einen Block „Bioasphalt“. Seit zehn Jahren arbeitet er daran, das fossile Produkt Bitumen, das Steine ​​und Sand im Asphalt zusammenhält, durch Lignin, die holzige Substanz, die den Pflanzen ihre Festigkeit verleiht, zu ersetzen. „Wir haben in den Niederlanden mehr als 30 Pilotprojekte gestartet, von einem Radweg hier auf dem Campus Wageningen bis zu einer Ringstraße in Terneuzen. An all diesen Standorten wurde die Hälfte des fossilen Bitumens durch Lignin ersetzt“, sagt Gosselink. Bitumen bleibt übrig, nachdem leichtere und kommerziell attraktive Bestandteile wie Paraffin, Benzin, Diesel und Heizöl aus Erdöl gewonnen wurden. Lignin hingegen ist ein nachwachsender Rohstoff. Holz- und Schnittabfälle sind voll davon und fallen beispielsweise in der Papierindustrie an. Elefantengras ist eine weitere potenzielle Ligninquelle. Gosselink informiert uns über das Interesse aus dem Ausland. Besonders interessiert sind waldreiche Länder in Skandinavien, Kanada und den baltischen Staaten. „Ich gehe davon aus, dass wir innerhalb eines Jahres einen Teststandort einrichten können, an dem das gesamte Bitumen durch biobasierte Komponenten ersetzt wurde.“ Diese Forschung bringt auch Dacheindeckungen auf Ligninbasis der Realität näher. Das natürliche Holzgewebe kann auch die Leimkomponente Phenol-Formaldehyd in Spanplatten oder den weit verbreiteten Fassadenplatten der Marke Trespa ersetzen. „Wir untersuchen die Machbarkeit, den gesamten herkömmlichen Leim in solchen Produkten durch Lignin und andere biobasierte Komponenten zu ersetzen“, sagt Gosselink.Nationale UmweltdatenbankEines der Projekte, mit denen WUR die Marktentwicklung biobasierter Baustoffe ankurbelt, zielt darauf ab, diese einzubeziehen diese Materialien in der National Environmental Database. „Wir arbeiten gemeinsam an „Produktkarten“, die der Bauindustrie die Umweltvorteile von 13 biobasierten Materialien verdeutlichen. „Architekten und Projektentwickler können auf diese Datenbank zurückgreifen, um die Umweltbewertung ihres Gebäudes zu berechnen“, sagt Martien van den Oever von Wageningen Food & Biobased Research. Außerdem wird an einer Methode zur Visualisierung der Kohlenstoffspeicherung in biobasierten Baustoffen gearbeitet. Dies wird dazu beitragen, den CO2-Fußabdruck von Gebäuden zu reduzieren und somit den Einsatz biobasierter Baumaterialien zu erhöhen.Platten pressenGosselink-Kollege Arjen van Kampen greift in einen großen Karton und stellt weitere faszinierende neue pflanzliche Baumaterialien her, die in Wageningen entdeckt und entwickelt wurden. Zum Beispiel Dämmmaterial aus Hanf und 3D-gedrucktes Material aus Fasern des japanischen Staudenknöterichs gemischt mit biobasiertem Kunststoff. Und „bindemittellose Platten“ – Platten aus langen Fasern, die nur unter hohem Druck und hohen Temperaturen zu Platten gepresst werden, ohne die traditionell fossilen und nicht recycelbaren Bindemittel hinzuzufügen. „Das Schöne ist, dass unsere Forschungsgruppe um das Jahr 2000 damit begonnen hat, Kokosnussabfälle auf den Philippinen zu verarbeiten, und jetzt machen wir es hier in den Niederlanden unter Verwendung verschiedener lokaler Holzabfallströme wie Schilf, Stroh und Schnittabfälle.“ „Es ist ein guter Ersatz für MDF-Platten“, sagt Van Kampen. „Das Tolle ist auch, dass diese Faserplatte Feuchtigkeit gut widersteht.“ Wageningen arbeitet auch an der Bioraffinerie, um hochwertigere Fasern, Lignin und andere Komponenten zu gewinnen. „Dazu ist oft anspruchsvollere Technologie erforderlich, aber wir versuchen, die Bioraffinerieprozesse einfach zu halten, damit sie in kleinem Maßstab in Fabriken angewendet werden können, die regional einen wirtschaftlichen Mehrwert bieten und in der Nähe von landwirtschaftlichen Betrieben liegen“, erklärt Van Kampen. Potenzial erkennenForscher in Wageningen – mittlerweile etwa 150 davon – beschäftigt sich seit 30 Jahren mit biobasierten Materialien. In dieser Zeit sind viele neue Technologien verfügbar geworden. Warum sind die Innovationen noch immer nur begrenzt anwendbar? Was wäre nötig, um das vorhandene Potenzial auszuschöpfen? „Beginnen Sie mit den einfachsten Anwendungen, wie zum Beispiel Fasern“, sagt Van de Groep. „Es hilft, wenn die Landwirtschaft und das Baugewerbe schnell miteinander verknüpft werden und Politik und Regierung die Vorteile sehen. Denn sie haben es in der Hand, wenn es darum geht, durch Gesetzgebung und Anreizprogramme stimulierende Rahmenbedingungen zu schaffen.“ Er weist darauf hin, dass Landwirte in der Lage sein müssten, biobasierte Baustoffe das ganze Jahr über und nicht nur zur Erntezeit bereitzustellen. Für Landwirte sei der Ertrag ein wichtiges Thema. Wir müssen die neuen Einnahmemodelle für Faserpflanzen umfassender betrachten, argumentiert Van Kampen. „Bei landwirtschaftlichen Nutzpflanzen basieren die Gewinne natürlich auf den Erträgen pro Hektar abzüglich der Kosten pro Hektar. Wenn der Nahrungsmittelanteil pro Hektar reduziert werden muss, etwa durch weniger Kühe oder größere erntefreie Zonen neben Gräben, dann muss das Geschäftsmodell des Landwirts ergänzt werden – zum Beispiel durch Gewinne aus Biofasern. Und auch die von diesen Nutzpflanzen bereitgestellten Ökosystemleistungen, wie die positiven Auswirkungen auf die Boden- und Wasserqualität, die Artenvielfalt und die CO2-Speicherung in Baumaterialien, sollten berücksichtigt werden. „Naturbasierte Materialien“Edwin Hamoen leitete das Forschungsprogramm „Naturbasierte Materialien“ in Wageningen, das Gosselink unterstützt und Van Kampen sind seit drei Jahren dabei. Wichtig seien neben einer stetigen Versorgung ab Hof auch alle technischen Vorgaben, die in der Baubranche gelten, sagt Hamoen. „Die neuen biobasierten Bauprodukte müssen von einwandfreier Qualität sein, eine gute Isolierung bieten sowie feuerfest und feuchtigkeitsbeständig sein.“ Aber er wirft noch ein anderes Problem auf. „Wir als Gesellschaft und damit auch als Wageningen-Forscher müssen die Themen rund um die Energiewende, eine stärker kreislauforientierte Wirtschaft, Gülle, Stickstoff, Wasser und Natur umfassender betrachten.“ Die positiven Auswirkungen des Einsatzes biobasierter Materialien sollten sich stärker im Preis widerspiegeln, um einen fairen Vergleich mit herkömmlichen Materialien zu gewährleisten. „Das Problem ist, dass es im Baugewerbe wie in der Landwirtschaft schwierig ist, ausgetretene Pfade zu verlassen.“ Neuland betreten, glaubt Hamoen. „Wir sind vorsichtig bei dem, was wir nicht wissen.“ Einige Bauherren glauben beispielsweise, dass natürliches Dämmmaterial Mäuse und anderes Ungeziefer anlockt. Erst wenn sich alle Materialien doppelt bewährt haben, ändert sich in der Bauwelt der Kurs. Natürlich zu Recht, denn Qualität und Sicherheit müssen an erster Stelle stehen. Aber es entsteht eine Henne-Ei-Situation, die schneller vorbei sein wird, wenn die Regierung in Ausschreibungen die Verwendung biobasierter Materialien vorschreibt. „Starten Sie jetzt Onno Dwars, Entwicklungsdirektor beim großen Bauunternehmen Ballast Nedam, weist darauf hin, dass es keine Zeit zu verlieren gilt, wenn die Bau- und Renovierungsarbeiten, vor denen die Niederlande stehen, mit mehr biobasierten Materialien durchgeführt werden sollen. „Angenommen, dieser Betrieb beginnt im Jahr 2030. Dann müssen die Pläne im Jahr 2026 fertig sein, sodass Sie drei Jahre Zeit haben, um die biobasierte Kette in Betrieb zu nehmen“, erklärt Dwars. Das bedeute, dass möglichst viele Baustofflieferketten biobasiert werden müssten, sagt er. „Einschließlich Dämmfasern, Lignin im Dachbitumen und Bio-Trespa-Platten.“ Sowie tragende Balken aus Brettschichtholz und weitere Holzrahmenkonstruktionen für den ebenerdigen Wohnungsbau. „Wählen Sie nicht einige Optionen, sondern machen Sie einfach alles.“ Wenn die Regierung das Ziel festlegen würde, dass der Bau seine CO2- und Stickstoffemissionen bis 2035 auf Null reduzieren soll, würden die Finanziers handeln, meint Dwars. Das wäre ein Motor für Veränderungen. „Das Gleiche geschah mit der Energiewende in der Baubranche.“ Auslöser dafür waren Hypothekenrabatte und großzügigere Hypotheken für energieeffiziente Häuser. Und die Energiekosten für die Bewohner sind jetzt auch niedriger.“ Regierung und Finanziers könnten das biobasierte Bauen auf ähnliche Weise fördern, meint Dwars. „Es wäre großartig für WUR“, sagt er, „wenn es mehr Parteien in der Agrarkette in das biobasierte Bauen einbeziehen und mehr neue Geschäftsmodelle entwickeln könnte.“ „Neben dem Bausektor stehen auch die Verpackungsindustrie und Bekleidungsmarken Schlange, um pflanzliche Rohstoffe zu nutzen.“