30. Jul. 2019
Blick auf das Versuchsgebäude aus Recyclingmaterial in Dübendorf bei Zürich.

Blick auf das Versuchsgebäude aus Recyclingmaterial in Dübendorf bei Zürich.

Seit Beginn des Jahrhunderts boomt der Bausektor weltweit. Der Ressourcenverbrauch erklimmt immer neue Rekordhöhen. Inzwischen gelten Ton, Sand und Kies als knappe Güter und die Bauingenieure suchen nach Alternativen zum fortgesetzten Raubbau. Recycling, das Erschließen der "Urban Mine" als Rohstoffquelle, ist ein Lösungsansatz, völlig neue Baustoffe mit Pilz- oder Bakterienhilfe ein anderer.

Ein filigranes Bauwerk aus Stahl und Glas, Plastik und Stein steht im Mehr.WERT.Garten der Bundesgartenschau, die in diesem Jahr im schwäbischen Heilbronn stattfindet. Der Mehr.WERT.Garten selbst ist in botanischer Hinsicht frugal, Grünflächen und Hecken umgeben eine mit Steinen und Kies belegte Fläche, auf der sich ein schlicht möblierter Pavillon aus vielfarbigem Glas in rustikalem Eisengerüst erhebt. Das Ensemble passt dennoch perfekt ins BUGA-Konzept der nachhaltigen Stadtentwicklung. "Uns geht es im Endeffekt darum, unsere Baumaterialien im Kreislauf einsetzen", sagt Dirk Hebel, an dessen Professur für Nachhaltiges Bauen am Karlsruher Institut für Technologie der Pavillon konzipiert wurde.

Sämtliche Baumaterialien des Mehr.WERT.Pavillons auf der BuGA 2019 in Heilbronn werden bereits zum zweiten Mal eingesetzt.

Sämtliche Baumaterialien des Mehr.WERT.Pavillons auf der BuGA 2019 in Heilbronn werden bereits zum zweiten Mal eingesetzt.

Bild: Zooey Braun
Bauteile aus Pilzmyzelien, die im Labor von Dirk Hebel am Karlsruhe Institut of Technology gezüchtet wurden.

Bauteile aus Pilzmyzelien, die im Labor von Dirk Hebel am Karlsruhe Institut of Technology gezüchtet wurden.

Bild: Carlina Teteris
Bauteile mit unterschiedlichen Festigkeiten erhält man durch die Wahl der entsprechenden Pilzarten.

Bauteile mit unterschiedlichen Festigkeiten erhält man durch die Wahl der entsprechenden Pilzarten.

Bild: Carlina Teteris
Der Mehr.WERT.Pavillon und seine Umgebung auf der BuGa 2019 sind komplett recycelt.

Der Mehr.WERT.Pavillon und seine Umgebung auf der BuGa 2019 sind komplett recycelt.

Bild: Jonathan Preker Copterbrothers
Fasern aus Bambus, einer Schilfrohrart, werden ebenfalls für hochfeste Bauteile verwendet.

Fasern aus Bambus, einer Schilfrohrart, werden ebenfalls für hochfeste Bauteile verwendet.

Bild: Carlina Teteris
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Sämtliche Baumaterialien des Mehr.WERT.Pavillons auf der BuGA 2019 in Heilbronn werden bereits zum zweiten Mal eingesetzt.

Bild: Zooey Braun

Bauteile aus Pilzmyzelien, die im Labor von Dirk Hebel am Karlsruhe Institut of Technology gezüchtet wurden.

Bild: Carlina Teteris

Bauteile mit unterschiedlichen Festigkeiten erhält man durch die Wahl der entsprechenden Pilzarten.

Bild: Carlina Teteris

Der Mehr.WERT.Pavillon und seine Umgebung auf der BuGa 2019 sind komplett recycelt.

Bild: Jonathan Preker Copterbrothers

Fasern aus Bambus, einer Schilfrohrart, werden ebenfalls für hochfeste Bauteile verwendet.

Bild: Carlina Teteris

Das Baumaterial für Pavillon und den Platz drum herum ist komplett aus der "urban mine", dem Bergwerk Stadt, gewonnen. Mit diesem Begriff ist die Kreislaufwirtschaft, in der aus Bauschutt Rohmaterial für die folgende Gebäudegeneration wird. "Den Stahl für die Tragstruktur haben wir aus einem alten Kohlekraftwerk bei Dortmund", so Hebel. Die Glasscheiben von Fassade und Dach bestehen aus einer Glaskeramik aus Altglas. Die Materialien für die Möbel kommen aus der Gelben Tonne, die Ziegel wurden wiederverwendet oder aus Bauschutt recycelt. Sogar der Kies stammt aus der Kreislaufwirtschaft, denn die Steine sind eigentlich klein geschredderte Porzellanscherben.

Nutzung der "Urban Mine"

Hebel und seiner Kollegen halten die Kreislaufwirtschaft in der Baubranche für dringend nötig, denn dieser Begriff ist dort noch immer ein Fremdwort. Der weltweite Boom hat Sand, Kies oder Ton zu knappen Ressourcen gemacht, die rabiat ausgebeutet werden. Allein mit dem jährlichen Sandverbrauch des Bausektors ließe sich nach UNEP-Angaben eine 27 Meter hohe und 27 Meter breite Mauer den Äquator entlang ziehen. Gleichzeitig fallen gewaltige Mengen Bauschutt an. In Deutschland etwa waren es nach den jüngsten Zahlen des Bundesverbandes Baustoffe im Jahr 2016 58,5 Millionen Tonnen, die bestenfalls klein geschreddert und als Schotter für den Straßenbau verwendet werden.

Neue Bauweisen und Baustoffe sollen daher den Raubbau beenden. "Wir wollen die Stadt als Materiallager verstehen, in dem ich Dinge sauber aus dem Regal nehmen und an anderer Stelle wieder einsetzen kann", sagt Felix Heisel, Forschungsverantwortlicher am KIT-Fachgebiet für Nachhaltiges Bauen. Die Wiederverwendbarkeit oder zumindest die Wiederverwertbarkeit müsse ein zentrales Prinzip des Bauens werden. "Das heißt wir dürfen Materialien nur sortenrein einbauen, wir sollten auf Verbundstoffe, auf Kleber, Schäume oder Ähnliches verzichten und uns neue Konstruktionsmethoden überlegen, wie wir das gewährleisten können", so Heisel.

Recylinggebäude im Test

Konkret kann man das auf einem Teststand für innovative Gebäude in Dübendorf bei Zürich besichtigen. Dort steht seit Anfang 2018 die sogenannte Urban Mining and Recycling Unit, nach dem Kreislaufprinzip entworfen von Werner Sobek mit Dirk Hebel und Felix Heisel: Eine Drei-Zimmer-Wohnung, in der bis 2023 Studenten die Alltagstauglichkeit des Konzeptes testen. "Wohngebäude sind wohl das komplexeste Problem, weil es dabei darauf ankommt, ob die Bewohner gewillt in recycelten Materialien zu leben", meint Hebel. Bei den Bewohnern stieß das Konzept auf große Zustimmung, ebenso bei den zahlreichen Besuchern, die sich die Einheit im vergangenen Jahr ansahen. "Rund 1000 Besucher im Monat laufen durch die Privatwohnung", sagt Felix Heisel, "aber für uns ist das extrem wichtig, weil dadurch die gesellschaftliche Auseinandersetzung mit der Thematik stattfindet."

Die Einheit besteht komplett aus kreislauffähigem Material. Wände, Decken und Böden sind aus gesteckten oder geschraubten Holzelementen, Lehmputzen, Altkupfer oder Recyclingsteinen gebaut. Die Teppichböden sind geleast, der Hersteller verwendet sie nach Gebrauchsende als Rohstoff für neue Teppiche. "Das Material ist als Rohstoff so wertvoll, dass sich die Firma fragt, warum sie es aus der Hand geben soll", betont Felix Heisel. Die Lichtschalter funktionieren per Funk, damit man sich überflüssige Leitungen in den Wänden spart. Die Sprinkleranlage, die wegen der vielen Besucher nötig war, ist aus rohem Schwarzstahl und geschraubt. "Das ist eigentlich eine Technologie, die vor 30 Jahren eingebaut wurde", gibt Dirk Hebel zu. Aber moderne Installationstechnik, die auf Schweißen oder Kleben und einen bunten Materialmix setzt, verträgt sich nicht mit dem Gebot der recyclingfähigen Sortenreinheit.

Alternative Materialien in der Erforschung

Kreislauffähig sind auch neue nachwachsende Baustoffe, die in einigen Laboratorien entwickelt werden. Das Team der Professur Nachhaltiges Bauen arbeitet zum Beispiel an Strängen aus Bambusfasern, die ähnlich zugfest wie Stahl sind und deshalb Betonteilen die nötige Bewehrung verleihen können. In Singapur entwickeln Hebel und Heisel Werkstoffe aus Pilzmyzel, mit dem viele Pilzarten verrottendes Material in Nährstoffe umwandeln und ihre Umgebung stabilisieren.

Im Labor wachsen die Pilzgeflechte in nur wenigen Tagen zu handlichen Ziegeln heran, die getrocknet und dann verwendet werden können. Je nach Nahrung können sie dann als hoch isolierender Dämmstoff oder feste Werkstoffplatte für den Innenausbau eingesetzt werden. "Es wäre schon toll, wenn wir unsere Baumaterialien in Zukunft nicht nur im Wald sondern auch in unseren Kellern wachsen lassen könnten", träumt Dirk Hebel. Weil sich die Pilze zudem auf allen möglichen biologischen Abfällen züchten lassen, entfiele ein Grundkonflikt, der vielen nachwachsenden Rohstoffen den Ruf verdirbt. "Die Frage Tank oder Teller stellt sich hier nicht, weil wir keine landwirtschaftlichen Flächen brauchen", so Hebel.

Bakterien heilen Betonbauten

Ein Beitrag zu mehr Nachhaltigkeit im Städtebau wäre auch, die Lebensdauer von Bauwerken zu verlängern. Theoretisch haben zum Beispiel Spannbeton-Bauwerke wie Brücken eine Lebensdauer von 100 Jahren, praktisch sind sie oft schon nach weniger als der Hälfte so marode, dass sie aufwendig saniert oder sogar abgerissen werden müssen. In Delft forscht Henk Jonkers an der Fakultät für Bau- und Geowissenschaften an selbstheilendem Beton, der die versprochene Lebensdauer auch einhalten kann. "Bei Betonkonstruktionen gibt es durch die Rissbildung Probleme“, erläutert der Hochbauingenieur. Wasser, Salze und Gase können durch die Risse eindringen und die Korrosion in Gang setzen.

Um das zu verhindern, entwickelten die Delfter ein biologisches Versiegelungsverfahren, das auf kalkabscheidenden Bakterien basiert. Jonkers mischt winzige Kugeln aus den Mikroben und Nährstoffen gleichmäßig in den flüssigen Beton. Sie erstarren mit dem Material und bleiben inaktiv, solange der Beton dicht ist. Entsteht jedoch ein Riss, dringt Wasser ein - und das aktiviert die Sporen. Sie keimen, die Bakterien bedienen sich an Nährstoffen, scheiden Kalk ab und verschließen den Riss wieder. Die Kunst besteht jetzt darin, die Bakterien so gleichmäßig im Beton zu verteilen, dass sie jedes denkbare Leck abdecken können. "Bei Kellerwänden, Tunneln oder Wasserbehältern sind selbstheilende Verfahren sehr sinnvoll, weil der Zugang und damit die Reparaturen schwierig sein können", so Jonkers. Und wenn Brücken und andere Bauwerke durch sie auf annähernd die Lebensdauer kämen, für die sie in der 70er und 80er Jahren des vergangenen Jahrhunderts konzipiert wurden, wäre auch das ein Beitrag zur Ressourcenschonung.