Biobasierte Kunststoffe in der Bauwirtschaft - ein Baustein der EU-Bioökonomie-Strategie

Die europäische Bioökonomie-Strategie definiert fünf zentrale Material-Leitmärkte, die aufgrund ihres hohen Innovations- und Wirtschaftspotenzials gezielt gefördert werden sollen. Einer dieser Leitmärkte sind biobasierte Bauprodukte. Im Fokus stehen dabei insbesondere nachwachsende Rohstoffe wie Holz, Stroh, Naturfasern und Faserverbundwerkstoffe. Biobasierte Kunststoffe bleiben hingegen bislang weitgehend unberücksichtigt.

Einer der Haupteinsatzbereiche von Kunststoffen in der Bauwirtschaft sind Rohre. © AdobeStock

Kunststoffe als unverzichtbare Werkstoffe im Bauwesen

Obwohl Kunststoffe lediglich rund drei Prozent der im Bauwesen eingesetzten Materialien ausmachen, verdeutlicht ein Blick auf die absoluten Mengen ihre große Bedeutung: Von den jährlich etwa 13 Millionen Tonnen verarbeiteten Kunststoffen in Deutschland entfallen über drei Millionen Tonnen auf den Bausektor. Damit ist die Bauwirtschaft – nach der Verpackungsindustrie – der zweitgrößte Abnehmer von Kunststoffen.

Ihr Einsatz ist vielfältig und erstreckt sich über zahlreiche Anwendungsbereiche.

Einsatz von Kunststoffen in der Bauwirtschaft

(Anteile; wichtigste Kunststoffe):

Rohre, Leitungen (50 – 60 %; PE, PVC, PP)
Fenster, Türen, Fassadenprofile (15 – 20 %; PVC)
Platten, Dämmstoffe, Folien (10 – 15 %; EPS, XPS, PU)
Bodenbeläge, Innenausbau (5 – 10 %; PVC, PU)
Klebstoffe, Beschichtungen, Dichtungen (5 %; Kunstharz, Silikon)

(Abkürzungen: EPS: expandiertes Polystyrol, PE: Polyethylen, PP: Polypropylen, PS: Polystyrol, PU: Polyurethan, PVC: Polyvinylchlorid, XPS: extrudiertes Polystyrol)

Zu den am häufigsten verwendeten Kunststoffen zählen:

PE: für Rohre und Leitungen
PVC: für Fenster- und Türrahmen
PS und PU: meist in expandierter oder extrudierter Form als Dämmstoffe

Biobasierte Kunststoffe: Potenziale und aktuelle Anwendungen

Für nahezu alle konventionellen Kunststoffe existieren inzwischen biobasierte Varianten oder Alternativen. Diese werden direkt oder indirekt (i.d.R. über den Mass-Balance-Ansatz) aus nachwachsenden Rohstoffen wie Stärke, Zucker, Zellulose, Lignin oder pflanzlichen Ölen hergestellt.

Im Bauwesen befinden sich biobasierte Kunststoffe jedoch noch in einer frühen Phase der Marktdurchdringung. Erste Produkte sind verfügbar, werden bislang jedoch überwiegend in Nischen eingesetzt. Beispiele hierfür sind:

Wanddübel aus Bio-PA (Polyamid),
Bodenbeläge auf Basis von Bio-PU,
Holzklebstoffe auf Basis von Bio-PU,
Abstandhaltern aus holzfaserverstärktem biobasierten Kunststoff für sicheren Transport in der Bauindustrie.

Technisch ist bereits heute die Herstellung von Rohren, Leitungen oder Fensterprofilen aus Bio-PE, Bio-PP oder Bio-PVC möglich – wirtschaftlich sind diese Lösungen derzeit jedoch noch nicht konkurrenzfähig.

Extrudierte Dämmplatten aus biobasierten Kunststoffen. Oben: PLA-Schaumkern mit strohfasergefüllten PLA-Dekorschichten, Mitte: PLA-Schaum mit-PLA Folie kaschiert. Unten: Leichtbaupanel mit PLA-Schaumkern und Holzfurnier. © Fraunhofer ICT

Vorteile und Herausforderungen für biobasierte Kunststoffe im Bauwesen

Vorteile

Schonung fossiler Rohstoffe
Verringerung der CO₂-Emissionen
Ergänzung zu klassischen Baustoffen wie Holz
Breite Einsatzmöglichkeiten
Potenzial für neue Herstellungsverfahren, wie 3D-Druck
CO₂-Speicherung durch langlebige Produkte

Herausforderungen

Kosten: Noch sind biobasierte Kunststoffe teurer als konventionelle Alternativen.
Verfügbarkeit: Geringe Produktionskapazitäten, unvollständige Lieferketten.
Normung und Zulassung: Fehlende Standards und Prüfverfahren erschweren die Anwendung.
Langzeitverhalten: Es mangelt an Langzeiterfahrungen im baulichen Einsatz.

Biobasierte Kunststoffe stehen dabei nicht in Konkurrenz zu Holz, sondern ergänzen dieses sinnvoll – insbesondere bei komplexen Geometrien oder im 3D-Druck, der zunehmend für Prototypen, Innenausbau und temporäre Strukturen genutzt wird.

Übersicht zu den Einsatzbereichen von Kunststoffen in der Bauwirtschaft, mit Anteilen und Benennung der wichtigsten Kunststoffe. © FNR

Förderung

Das Bundesministerium für Landwirtschaft, Ernährung und Heimat (BMLEH) unterstützt im Rahmen des Programms „Nachhaltige Erneuerbare Ressourcen“ die Entwicklung von Bauprodukten aus biobasierten Kunst- und Werkstoffen.

Ein aktuelles Beispiel ist die Entwicklung von multifunktionalen Sandwich-Platten mit einem Kern aus geschäumtem biobasierten Kunststoff Polylactid (PLA). Diese Platten, die Zusatzfunktionen wie integrierter Beheizung oder Beleuchtung haben, können sowohl im Innenausbau als auch als Leichtbauelemente eingesetzt werden. Weitere Informationen:

Teilvorhaben 1 (Fraunhofer-Institut für Holzforschung (WKI))
Teilvorhaben 2 (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR))
Teilvorhaben 3 (Tischlerei Flick)
Teilvorhaben 4 (Verpackungswerk Huckschlag GmbH & Co KG)

Fazit

Die dargestellten Entwicklungen zeigen deutlich, dass biobasierte Kunststoffe das Potenzial haben, eine bislang bestehende Lücke innerhalb des Leitmarktes „biobasierte Bauprodukte“ der EU-Bioökonomie-Strategie zu schließen. Während die Strategie vor allem klassische nachwachsende Materialien wie Holz oder Naturfasern adressiert, erweitern biobasierte Kunststoffe dieses Spektrum um funktionale, vielseitig einsetzbare Werkstoffe, die insbesondere dort Vorteile bieten, wo konventionelle biogene Materialien an ihre Grenzen stoßen.

Damit leisten biobasierte Kunststoffe einen wichtigen Beitrag zur Transformation der Bauwirtschaft hin zu einer kreislauforientierten, ressourcenschonenden Wirtschaftsweise – einem zentralen Ziel der EU-Bioökonomie-Strategie. Sie verbinden die Anforderungen an technische Leistungsfähigkeit mit den Zielen der Defossilisierung und CO₂-Reduktion und stärken zugleich Innovations- und Wertschöpfungspotenziale innerhalb Europas.

Voraussetzung für diesen Beitrag ist jedoch, dass bestehende Hemmnisse – insbesondere in den Bereichen Kosten, Normung und Skalierung – überwunden werden. Gelingt dies, können biobasierte Kunststoffe künftig nicht nur als Ergänzung, sondern als integraler Bestandteil des Leitmarktes „biobasierte Bauprodukte“ etabliert werden und damit die Umsetzung der EU-Bioökonomie-Strategie im Bausektor maßgeblich vorantreiben.