Nachwachsende Rohstoffe für das Bauwesen

Die Bausektor ist für knapp 40 Prozent der globalen CO₂-Emissionen verantwortlich, daher ist ein Wandel hin zu nachhaltigen Materialien und Bauweisen unabdingbar. Die zunehmende Verknappung von Rohstoffen für Baumaterialien, steigende Preise für Baustoffe und der Einsatz nicht erneuerbarer Energien bei der Herstellung von Baumaterialien sind aktuelle Herausforderungen, denen sich zwei Teams an der Professur Konstruktives Entwerfen und Tragwerkslehre stellen:

»MikrowellenStroh«
Mit dem »Mikrowellenstroh« untersuchen Forschende die Nutzung von Mikrowellenstrahlung zur Produktion von Mauersteinen aus Stroh. Der Baustoff ist regional verfügbar, nachwachsend und vollständig recycelbar. Zudem weist er über den gesamten Lebenszyklus einen geringen CO₂-Fußabdruck auf. Gezieltes Erhitzen des Materials ohne Erwärmung der Schalung soll Energie sparen und Produktionsrisiken wie inhomogene Materialeigenschaften oder Rissbildung minimieren. Insbesondere bei großformatigen Bauteilen soll das Verfahren eine gleichmäßige Erwärmung gewährleisten.

»Mauerwerk aus Dünnbettklebstoff und Strohsteinen«
Die Mauerwerksmethode ermöglicht ein ökologisches Mauerwerk mit dünnen Fugen aus Strohsteinen und Dünnbettklebstoff auf der Basis von Schneckenschleim oder dessen sogenannten Substituten, also Ersatzstoffen. Dies verbessert die mechanischen und bauphysikalischen Eigenschaften, reduziert Wärmebrücken und senkt den Herstellungsenergiebedarf. Das Material ist schadstofffrei, biologisch abbaubar und langlebig. Zudem ermöglicht die reversible Verfestigung einen Rückbau. Vorteile sind kürzere Prozesszeiten, eine verbesserte Tragfähigkeit sowie eine ästhetische und funktionale Gestaltung.

Smarter Beton für die Verkehrsinfrastruktur von morgen

Durch Belastungen wie ein erhöhtes Verkehrsaufkommen, Starkwettereignisse oder extreme Temperaturschwankungen steigen die Anforderungen an eine sichere und nachhaltige Verkehrsinfrastruktur. Ziel ist es daher, einen intelligenten »Beton 2.0« zu entwickeln, welcher anpassungsfähig und multifunktional ist. Im Rahmen des von der Carl-Zeiss-Stiftung mit 4,5 Millionen Euro geförderten Forschungsprojektes »Funktionalisierung smarter Werkstoffe unter Mehrfeldanforderungen für die Verkehrsinfrastruktur« wurden zwei Teilprojekte an der Professur Bauchemie und Polymere Werkstoffe realisiert:

»Verkapselung von Wirkstoffen im Beton«
Ähnlich wie bei Medikamenten können nützliche Wirkstoffe in Form von Kapseln im Beton eingefügt werden. Diese sind über eine Hülle fest eingeschlossen und öffnen sich erst, wenn sie benötigt werden. Das passiert beispielsweise durch Veränderungen des pH-Wertes im Beton oder durch Signale von außen, z.B. bestimmte Wellenformen. Durch eingebaute Sensoren wird der Zustand des Betons permanent überwacht. Kommt es zu kritischen Veränderungen des Materials, wird ein Signal ausgesendet, wodurch sich die Kapseln öffnen und Reparaturstoffe freigelassen werden. Dadurch kehrt der Beton in einen unkritischen Zustand zurück.

»Photokatalytische Geopolymerbeschichtung«
Durch die Verbrennung von Kraftstoffen im Straßenverkehr entstehen Stickoxid-Emissionen, welche sich negativ auf die Umwelt und die Gesundheit von Lebewesen auswirken. Um den Gehalt an Stickoxiden in der Luft zu reduzieren, können diese über Photokatalyse in weniger schädliches Nitrat umgewandelt werden. Dazu benötigt es Licht und einen Katalysator, wie beispielsweise Titanoxid. Forschende aus Weimar haben eine neuartige Beschichtung auf Basis von Geopolymeren entwickelt, in welcher Titanoxid gebunden ist. Um die photokatalytische Wirkung zu testen, wurden Mörtel-Platten mit dem Material beschichtet und die Reaktivität mit einem selbst entwickelten NOx-Messstand überprüft.

Gäste sind zur Hannover Messe am Stand C24 in Halle 2 willkommen. Weitere Informationen: https://www.hannovermesse.de/aussteller/bauhaus-universitat-weimar/N1573746?editor=visitorView&scene-node=qdlmca3k&exhibitor=bjrh2xy&tdom-loc=y4mou2nr