Bessere CO2-Bilanz durch naturfaserverstärkte Verbundwerkstoffe auf Zementbasis für nachhaltiges Bauen in Brasilien 

In einem Forschungs- und Entwicklungsprojekt zwischen Deutschland und Brasilien wollen die Kooperationspartner die CO₂-Bilanz von Bauprodukten verbessern. Dazu wollen sie beispielsweise Bambus-Naturfasern für Verbundwerkstoffe auf Zementbasis einsetzen. Übergreifendes Ziel des internationalen Projekts ist die marktorientierte Forschung und experimentelle Entwicklung in Kooperation mit Brasilien. Bei einem Workshop in Brasilien wurden nun erste Zwischenergebnisse ausgetauscht.

Das Fraunhofer WKI arbeitet gemeinsam mit der Hochschule Bremen, dem deutschen Unternehmen CSP Technologies GmbH sowie brasilianischen Partnern daran, in Brasilien internationale Forschungs- und experimentelle Entwicklungsprojekte voranzutreiben. Dabei steht die Verbesserung der Nachhaltigkeit in der biobasierten Wirtschaft in Brasilien im Vordergrund. Die Projektpartner konzentrieren sich insbesondere auf die effiziente und nachhaltige Ressourcennutzung, die Reduktion der CO₂-Emissionen bei der Produktion sowie die langfristige CO₂-Speicherung in biobasierten Werkstoffen.

Das Projekt wird im Rahmen der Forschungsinitiative »Eureka« durchgeführt, in der über 45 Länder auf der ganzen Welt und die Europäische Kommission zusammengeschlossen sind.

»Als Besonderheit haben Eureka-Projekte den nachhaltigen Auf- und Ausbau internationaler Beziehungen mit Wissenschafts- und Wirtschaftsfokus zum Ziel. Auch unser gemeinsamer Workshop an der Universität in Sao Paulo im November diente dazu, unsere Kontakte zu unseren brasilianischen Partnern weiter auszubauen. Wir möchten mit diesem Projekt dazu beitragen, das Netzwerk zwischen brasilianischen und deutschen Firmen und Forschungseinrichtungen langfristig zu intensivieren. Inhaltlich verfolgen wir das Ziel, anorganische Werkstoffe für den brasilianischen Bausektor zu entwickeln, die dazu beitragen CO₂ einzusparen«, erläutert Dr. Dirk Berthold, Fachbereichsleiter am Fraunhofer WKI.

Der wissenschaftliche Fokus des Projekts liegt in der verbesserten Produktion und Funktionalisierung von Pflanzenfasern, zum Beispiel aus Bambus. Diese optimierten Fasern sollen für die Anwendung als Verstärkungselemente in großflächigen, dünnen zementgebundenen Platten eingesetzt werden. Die Forschenden möchten bislang weitestgehend ungenutzte pflanzliche Reststoffe einer höheren Wertschöpfung zuführen. Diese sollen für die Bewehrung in mineralisch gebundenen Baustoffen genutzt werden und tragen damit dazu bei, die CO₂-Bilanz zu verbessern. 

Für die Forschenden steht bei der Optimierung der Platten unter anderem die Erhöhung der Zähigkeit, Festigkeit und Steifigkeit bzw. der Formbeständigkeit im Fokus. Unterschiedliche Naturfasern wie Sisal, Bambus und Eukalyptus werden daher verschiedenen Funktionalisierungen in Verbindung mit nanofibrillierter Cellulose unterzogen. Die Funktionalisierungen müssen so erfolgen, dass eine Verwendung der Naturfasern im Zement ermöglicht werden kann. Ein Hauptziel der Forschenden im Bereich der Funktionalisierung ist die Faserbeständigkeit in wässriger Umgebung sowie die Erzielung einer optimalen Anbindung zwischen Faser und Matrix.

»Durch die Nutzung biobasierter anstatt synthetischer Fasern als Verstärkungselement im Zement wollen wir die mechanischen Eigenschaften erhöhen. Durch diese Werkstoffkombination kann die Dauerbeständigkeit und damit der Nutzungszyklus der Bauteile erhöht und verlängert werden. Gleichzeitig wollen wir so die Produktionskosten verringern und die Ökobilanz verbessern«, erläutert Dr. Nina Ritter, Gruppenleiterin am Fraunhofer WKI.

Im Projekt soll die Beziehung zu brasilianischen Werk- und Baustoffherstellern auf- und ausgebaut werden. Auf dieser Grundlage sollen konkrete Aufträge für die Konzeptionierung, Fertigung und den Aufbau von kompletten Produktionsanlagen für die deutsche Industrie entstehen. Die brasilianische Seite profitiert vom vorhandenen Know-how der deutschen Anlagenhersteller, das sich wiederum durch die Forschungsergebnisse der beteiligten Wissenschaftspartner aus beiden Ländern vergrößert. In Zukunft sollen die Ergebnisse für die industrielle Produktionsebene hochskaliert werden. Sowohl anorganisch gebundene Faserplatten als auch Spanplatten für die Bau- und Außenanwendung haben in Brasilien sowie in ganz Südamerika und Europa ein enormes Marktpotenzial.

Förderung

Das Projekt wird im Rahmen des Eureka-Programms »Globalstars« gefördert. Über Globalstars ist die  Zusammenarbeit mit jeweils einem Land außerhalb des Eureka-Netzwerks möglich. Ziel der hier zugrundeliegenden Ausschreibung ist die Förderung von internationalen, marktorientierten Forschungs- und experimentellen Entwicklungsprojekten mit Unternehmen aus Brasilien zum Zweck der Entwicklung eines Produkts, eines Verfahrens oder einer Dienstleistung. Das Projekt »N-FRICS« (mit einer Laufzeit vom 1. März 2023 bis zum 28. Februar 2025) wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) über den DLR Projektträger.

Weiterführende Informationen: Forschungsinitiative Eureka

Source

Fraunhofer-Institut WKI, Pressemitteilung, 2023-12-18.

Supplier

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
CSP Technologies GmbH
European Commission
Fraunhofer-Institut für Holzforschung Wilhelm-Klauditz-Institut WKI
Hochschule Bremen

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