Hannover Messe: Fraunhofer WKI zeigt innovative Werkstoffe und Bauteile aus nachwachsenden Rohstoffen
Vom Rohstoff bis zum Recycling – das Fraunhofer WKI zeigt auf der Hannover
Messe vom 22. bis 26. April 2024 auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand
neue Einsatzmöglichkeiten für nachwachsende Rohstoffe (Halle 2, Stand
B24). Die Beispiele reichen von einer Leitplanke aus Holz für den
Straßenverkehr bis hin zu nachhaltigen Betonbaustoffen aus Reststoffen.
Sie zeigen das Potenzial nachwachsender Rohstoffe für die
Kreislaufwirtschaft.
Die am Fraunhofer WKI entwickelten Produkte zeigen, dass es vielfältige
Möglichkeiten gibt, endliche Ressourcen wie Beton oder Stahl ganz oder
teilweise durch nachwachsende Rohstoffe zu ersetzen. Ob für die
Bauindustrie oder den Verkehrssektor, die Lösungen tragen dazu bei, die
Ressourceneffizienz und die Ökobilanz in klimaintensiven Bereichen zu
verbessern.
Auch nachwachsende Rohstoffe sind nicht unendlich verfügbar. Ziel einer
»Zirkulären Bioökonomie« ist es daher, Produkte nach ihrer Nutzung durch
Kreislaufführung und Recycling so weit wie möglich wiederzuverwenden. Dazu
muss die Kreislauffähigkeit bereits bei der Entwicklung von Produkten
berücksichtigt werden.
Geht Massivbau auch leicht und biobasiert?
Die globale Bauindustrie verbraucht enorme Mengen an frischen Rohstoffen,
insbesondere für die Herstellung von Beton. Die Zementherstellung
verursacht außerdem acht Prozent der weltweiten
Kohlenstoffdioxidemissionen – mehr als der gesamte Flugverkehr.
Ressourcenschonende und klimafreundliche
Holzleichtbaukonstruktionen sind auf dem Vormarsch. Für manche Gebäude ist
aber auch die Massivbauweise gefragt.
Forschende des Fraunhofer WKI haben sich gemeinsam mit Partnern in
Deutschland und China mit der Frage beschäftigt, wie leichte und
nachhaltige Massivbau-Produkte aus Bau- und Abbruchabfällen sowie
Reststoffen der Forst- und Agrarwirtschaft hergestellt werden können. Reis
ist das meistverwendete Nahrungsmittel der Welt. Die Schalen werden bisher
kaum genutzt. Durch einen bestimmten Verbrennungsvorgang entsteht
Reisschalenasche, die ebenfalls viel Energie liefert. Bei richtiger
Verwendung ist sie als Zementersatz geeignet.
Als Betonzuschlagstoff kommt nahezu ausschließlich Kies zum Einsatz – ein
endlicher Rohstoff, dessen Abbau die Umwelt schädigt und der oft über
weite Strecken zum Betonwerk transportiert werden muss. Bauschutt und
Altholz fallen überall in hohen Mengen an und werden bisher gar nicht oder
kaum für konstruktive Zwecke wiederverwertet.
Auch der Bedarf an Dämmstoffen ist riesig. Noch dominieren Dämmstoffe aus
erdölbasiertem Kunststoff, Mineralwolle oder Glaswolle.
Holzfaserdämmstoffe sind auf dem Vormarsch, aber auch Holz ist nicht
unbegrenzt verfügbar. Die Verwendung von pflanzlichen Reststoffen wie
Stroh und Sägespänen macht Naturdämmstoffe ressourcenschonender.
Herkömmlicher Beton und daraus hergestellte Bauteile sind schwer. Durch
den Einsatz von pflanzlichen Zuschlagstoffen und Verstärkungsgeweben sowie
die hybride Bauteilkonstruktion lässt sich viel Gewicht und damit
Transportenergie einsparen.
Das Forscherteam nutzt alle diese Rohstoffquellen zur Herstellung von
nachhaltigen Massivbau-Produkten:
• Bio-Recycling-Beton mit Naturfaserverstärkung (statt
Stahlbewehrung)
• Holzspan- und Strohdämmplatten
• Wandsystem aus vorgefertigten Recyclingbetonblöcken mit Füllung
aus Naturdämmstoff für einschalige, tragende Wände
• Verbundsystem aus Bio-Recycling-Beton und Holzwerkstoffplatten für
Geschossdecken
So entstehen praktikable Lösungen, um die Recyclingquote und den Einsatz
von nachwachsenden Rohstoffen im Bauwesen deutlich zu erhöhen.
Förderung: Das Projekt wird gefördert durch das Bundesministerium für
Bildung und Forschung (BMBF) über den Projektträger Jülich (PtJ).
Sind Schutzplanken aus Holz eine Alternative zu Stahl?
Leitplanken (fachsprachlich: »Schutzplanken«) tragen entscheidend zur
Verkehrssicherheit bei. In Deutschland bestehen sie überwiegend aus Stahl
oder Stahlbeton. Gemeinsam mit Projektpartnern entwickeln Forschende am
Fraunhofer WKI eine nachhaltige Alternative: ein Schutzplankensystem aus
heimischem Holz. Sind Es soll mit den bestehenden Systemen kompatibel,
ebenso langlebig und wirtschaftlich konkurrenzfähig sein.
In einem früheren Forschungsprojekt an der Technischen Universität
Braunschweig wurde ein Schutzplankensystem aus glasfaserverstärktem Holz
entwickelt, das mit bestehenden Stahlsystemen kompatibel ist. Dabei stand
die grundsätzliche Machbarkeit im Vordergrund, die anhand eines
Demonstrators nachgewiesen werden konnte. Das aktuelle Projekt unter
Beteiligung des Fraunhofer WKI ist der nächste Schritt auf dem Weg zur
Serienreife. Am Ende soll ein Prototyp stehen, der alle für die Anwendung
notwendigen Nachweise erfüllt. Die Kombination aus freier Bewitterung,
Dauerhaftigkeit und hoher mechanisch-dynamischer Beanspruchung ist äußerst
anspruchsvoll.
Die in Deutschland eingesetzten Schutzplankensysteme werden aus
verschraubten Stahlprofilen oder Stahlbetonfertigteilen hergestellt. Es
wird eine Nutzungsdauer von 25 Jahren angenommen. Das bedeutet: Jedes Jahr
werden viele Kilometer Schutzplanken erneuert. Für die Herstellung von
Schutzplanken aus Stahl oder Stahlbeton benötigt man viel Energie und es
werden erhebliche Mengen Kohlendioxid (CO2) freigesetzt.
Der Einsatz von Schutzplankensystemen aus Holz ist ein effizientes Mittel,
um die Ökobilanz des Bausektors zu verbessern. Sie lassen sich mit
vergleichsweise wenig Energie herstellen und speichern CO2 für eine lange
Zeit.
Förderung: Das Projekt wird gefördert durch das Bundesministerium für
Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) und das Bundesministerium für Umwelt,
Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMUV) über den Projektträger
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR).
Fraunhofer Stand auf der Hannover Messe
Eignet sich Reisschalenasche als Zementersatz? Sind Schutzplankensysteme
aus Holz dauerhaft beständig? Die Forschenden des Fraunhofer WKI
beantworten diese und weitere Fragen und geben einen Einblick in ihre
Forschung auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle B2, Stand 24.
Das Fraunhofer WKI: Wir bauen die Zukunft aus nachwachsenden Rohstoffen.
Seit 1946.
Nachhaltigkeit ist seit der Gründung des Fraunhofer WKI im Jahre 1946 das
zentrale Thema. Der Gründer und Namensgeber Dr. Wilhelm Klauditz gilt als
Pionier der modernen Holzwerkstoffindustrie. Heute nutzt das Fraunhofer
WKI die ganze Bandbreite nachwachsender Rohstoffe, um daraus nachhaltige
Werkstoffe, Bauteile und Chemieerzeugnisse zu entwickeln. Das Institut mit
Standorten in Braunschweig, Hannover und Wolfsburg ist spezialisiert auf
Verfahrenstechnik, Formgebung und Komponentenfertigung mit Biowerkstoffen,
biobasierte Bindemittel und Beschichtungen, Funktionalisierung,
Brandschutz, Werkstoff- und Produktprüfungen, Recyclingverfahren sowie den
Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen in Gebäuden und Fahrzeugen. Darüber
hinaus gehört das Fraunhofer WKI zu den führenden Forschungseinrichtungen
im Bereich Innenraumluftqualität. Nahezu alle Verfahren und Produkte, die
aus der Forschungstätigkeit des Instituts hervorgehen, werden industriell
genutzt. Mit seiner Forschung und Entwicklung leistet das Fraunhofer WKI
einen wichtigen Beitrag für den Aufbau einer biobasierten
Kreislaufwirtschaft (Zirkuläre Bioökonomie).
