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Baustoffe aus Pilzen, Algen und Sonnenlicht

Bauen der Zukunft
Baustoffe aus Pilzen, Algen und Sonnenlicht

Reishi-Pilz - sein Myzel wird zur Entwicklung neuer Baustoffe verwendet
Der Reishi-Pilz wächst an den Wurzeln und Stümpfen von Bäumen, und seine schnell wachsenden faserigen Wurzeln, das Myzel, werden zur Entwicklung neuer Baumaterialien verwendet. Foto: Pixabay

Ob anbaubare Baustoffe aus Pilzen, zementfreier Beton oder hochfeste Baumaterialien, die aus Algen, Stein und Sonnenlicht hergestellt werden – im letzten Web-Seminar der Reihe »Baustoffe der Zukunft« von natureplus wurden inspirierende Innovationen vorgestellt, die den Bausektor nachhaltig verändern könnten.

Den Auftakt machte Dr. Dirk Hebel, Professor für Nachhaltiges Bauen am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), der Einblicke in das Thema »Kultivierung von Baustoffen« gab, insbesondere in das Thema »Myzel« (= das wurzelähnliche Geflecht von Pilzfäden, Anm.d.Red.). Baustoffe aus »anbaubaren«, nachwachsenden Rohstoffen könnten erheblich dazu beitragen, die aktuelle Ressourcenlücke zu schließen. Mit Blick auf den dringend notwendigen Wandel im Bausektor fasst Hebel zusammen: »Wir müssen unsere Baustoffe kultivieren, denn andere Ansätze werden nicht ausreichen.«

Hebel und sein Team wurden erstmals auf Myzel als Baumaterial aufmerksam, als sie den Künstler Philip Ross trafen, der in den 1990er Jahren begann, Myzel als Medium für Skulpturen zu verwenden. Ross ist Mitbegründer und CTO von MycoWorks, einem Unternehmen, das Biomaterialien aus Myzel züchtet.

Akustikpaneele aus Pilzen

Myzelium – mehr als nur ein Pilz

Die Verwendung von Pilzen als Baumaterial bedeutet eigentlich die Nutzung ihres großen Wurzelsystems, in dem die Hyphen (= Pilzfäden) miteinander verschmelzen und das Myzelium bilden. Das Myzel fungiert als Klebstoff, wenn es mit einer bestimmten Substanz vermischt wird.

Nach dem Mischen des Myzelgewebes mit einem sterilisierten Substrat beginnt der Pilz die Nährstoffe zu verdauen und verwandelt sich in eine dichte Substanz, die dann in verschiedene Formen gegossen werden kann. Das gegossene Myzel verdichtet sich anschließend weiter zu seiner endgültigen Form. In einem letzten Schritt wird das entstandene Bauelement getrocknet, um den Wachstumsprozess zu stoppen. Dieser kann insgesamt zwischen sechs und zehn Tagen dauern.

Da das Myzel einem Stoffwechselzyklus folgt, können Bauelemente oder sogar ganze Konstruktionen nach ihrer ursprünglichen Verwendung kompostiert werden. Das Material kann vor Ort angebaut werden, was sowohl den Energie- als auch den Zeitaufwand für den Transport reduziert. Und da es sich um organisches Material handelt, kann es Kohlenstoff aufnehmen und als CO2-Speicher fungieren. Die Nachteile von Myzel liegen jedoch in seiner geringen Festigkeit, der großen Toleranz bei der Herstellung und der geringen Beständigkeit gegen Insektenbefall und Feuchtigkeit.

Hebel stellte auch einige laufende Experimente vor, die er und sein Team derzeit durchführen. So verwenden sie beispielsweise Myzel als Leim in OSB-Platten. In einem Gebäude in Indonesien haben sie eine ganze Wand damit gebaut, um das Verhalten in einem feindlichen Klima zu testen. Als weiteres praktisches Beispiel stellte Dr. Hebel »Myco Tree« vor, ein gemeinsames Projekt des KIT in Karlsruhe, der ETH Zürich und des ETH-Zentrums Singapur. »Myco Tree« ist eine räumliche Verzweigungsstruktur aus tragenden Myzelkomponenten und Bambus. Es wurde mithilfe einer grafischen 3D-Statik entworfen, wobei das schwache Material nur auf Druck beansprucht wird.

Zementfreie Werkstoffe für die Gebäude der Zukunft

Innovation im Bausektor findet jetzt statt

Im Anschluss an diesen Vortrag zeigte Diana Drewes von Haute Innovation, einer Agentur für Material und Technologie mit Sitz in Berlin, wie viel Innovation bei der Entwicklung nachhaltiger Baumaterialien bereits stattfindet. Sie wies darauf hin, dass Beton aufgrund seines hohen CO2-Fußabdrucks durch andere Materialien ersetzt werden müsse, und stellte mehrere Unternehmen vor, die bereits Innovationen in diesem Bereich vorantreiben. Um nur einige zu nennen:

  • Kenoteq: ein Technologieunternehmen, das einen ungebrannten Ziegelstein entwickelt hat, der zu 90 Prozent aus recycelten Abbruch- und Bauabfällen besteht.
  • Oxara: ein Spin-off der ETH Zürich, das eine ungiftige chemische Substanz auf Mineralbasis namens »Cleancrete« entwickelt hat – einen zementfreien Beton, der Ton als Bindemittel verwendet und die CO2-Emissionen im Vergleich zu herkömmlichem Beton um 90 Prozent reduziert.
  • CarbiCrete: ein Unternehmen, das eine Technologie zur Herstellung eines zementfreien, kohlenstoffnegativen Betons unter Verwendung von industriellen Nebenprodukten und abgeschiedenem CO2 eingeführt hat.
  • BioMason: ein Unternehme, das einen Biozement erfunden hat, der zu 85 Prozent aus Granit aus recycelten Quellen und zu 15 Prozent aus Biozement besteht.
  • Solidian: ein deutscher Hersteller von nicht-korrosiven Bewehrungen aus Kohlenstoff-, Glas- oder Basaltfasern.

Schließlich stellte Drewes auch einige ihrer eigenen Forschungsarbeiten vor, bei denen sie selbst Pilze züchtete und deren Myzel zur Herstellung eines MDF-ähnlichen Materials verwendete.

Nachhaltige Gebäude der Zukunft drucken

Dr. Sascha Peters, der Gründer von Haute Innovation, schloss sich Drewes Präsentation an und ergänzte ihre Liste der Innovationen. Er erwähnte zum Beispiel einen Niedrigenergiebeton der ETH Zürich, der Zementklinker durch Flugasche ersetzt, sowie Miniwiz (ein taiwanesisches Unternehmen, das Verbraucher- und Industrieabfälle zu Bau- und Konsumgütern verarbeitet) und Watershed Materials (ein Unternehmen, das Mauersteine mit weniger Zement und unter Verwendung von recycelten Materialien produziert), die Zement aus Reishülsenasche produzieren.

Peters nannte auch bereits fertiggestellte Bauwerke, bei denen die genannten Baustoffe zum Einsatz kommen, z.B. das Skaio-Holzhochhaus in Heilbronn. Außerdem stellte er Criaterra vor, ein Unternehmen, das mithilfe der so genannten »Circular Earth Technology« ökologisch innovative Materialien entwickelt. Mit Blick auf zukünftige Gebäudetechnologien hob Peters den 3D-Druck hervor, der seiner Meinung nach ebenfalls zur Transformation in einen klimafreundlicheren Gebäudesektor beitragen kann, insbesondere wenn er mit natürlichen Druckmaterialien kombiniert wird, wie zum Beispiel im »Tecla Habitat« in Italien.

Digitalisierung im Bauwesen setzt Nachhaltigkeitspotenziale frei

Gelungene Kombination aus Algen, Sonnenlicht und Stein

Kolja Kuse von TechnoCarbonTechnologies stellte im letzten Vortrag des Webinars den Baustoff »Carbon Fiber Stone« vor. Dieser besteht aus Kohlenstofffasern und Stein und kann kohlenstoffneutral hergestellt werden, da die Fasern aus Algen gewonnen und durch Sonnenlicht verkohlt werden können: In einem ersten Schritt wird Algenöl aus den Algen gewonnen und zur Herstellung von Fasern verwendet, die dann durch Sonnenlicht unter Ausschluss von Sauerstoff verkohlt werden.

Das Sonnenlicht wird auch zur Erzeugung von elektrischer Energie genutzt, die in den nächsten Produktionsschritten verwendet werden kann. Hierbei werden Kohlenstofffasern und Stein, oft Granit, kombiniert. Das so entstandene Baumaterial kann Aluminium, Stahl oder Beton ersetzen und lässt sich nach Gebrauch in seine einzelnen Bestandteile zerlegen. Außerdem hat Granit das gleiche Gewicht und den gleichen Elastizitätsmodul wie Aluminium, während er gleichzeitig eine viermal höhere Druck- und Zugfestigkeit als Beton aufweist.

Kuse stellte auch das »Green Carbon Project« vor, das von der Europäischen Union finanziert wird. Das Projekt befasst sich mit der praktischen Demonstration der stofflichen Verwertung von CO2 zu biobasierten Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoffen und sucht nach neuen Wegen der Integration von Leichtbaumaterialien zur Realisierung einer klimazentrierten Energiewende.

Neue Baumaterialien sind nötig – aber reichen sie aus?

Die Diskussion am Ende des Webinars zeigte einmal mehr, dass es zwar viele Ideen zur Umgestaltung des Bausektors durch den Einsatz unterschiedlicher alter und neuer Baumaterialien gibt, dass aber bislang keine einfache Lösung für die grundlegende Umgestaltung des Bausektors existiert.

Während einige Referenten der festen Überzeugung sind, dass kein Weg daran vorbeiführt, die bestehenden Baustoffe durch die in diesem Web-Seminar vorgestellten neuen zu ersetzen, vertraten andere die Meinung, dass eine Koexistenz sowohl der derzeitigen Baustoffe wie Beton als auch der neuen Baustoffe – beispielsweise aus »kultivierten« Materialien – angestrebt werden sollte.

Eines steht jedenfalls fest: Alternative Baustoffe, aber auch der gesamte Bauprozess werden derzeit diskutiert und auf den Rrüfstand gestellt. Dies sollte als Grund gesehen werden, positiv in die Zukunft des Bauwesens zu blicken. Es bleibt noch viel zu tun, aber ein Anfang ist zumindest gemacht.

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