Bambus statt Stahl und Pilz statt Beton: Eine Forschungsgruppe des Karlsruher Instituts f\u00fcr Technologie (KIT) besch\u00e4ftigt sich mit den M\u00f6glichkeiten zur Verwendung nachwachsender Rohstoffe in der Bauindustrie. Biologische Baustoffe wie Bambus oder Pilzmycel k\u00f6nnten k\u00fcnftig konventionelle Materialien wie Stahl und Beton ersetzen.
\nAbbildung des Ger\u00e4tes, mit welchem die Zugfestigkeit einer Bambus-Kompositstange getestet wird. Es besteht aus zwei Greifzangen innerhalb dieser eine Stange eingespannt ist. Gro\u00dfansicht: Abbildung des Ger\u00e4tes, mit welchem die Zugfestigkeit einer Bambus-Kompositstange getestet wird. Es besteht aus zwei Greifzangen innerhalb dieser eine Stange eingespannt ist.<\/p>\n
Bev\u00f6lkerungswachstum und Urbanisierung verursachen weltweit einen immensen Bedarf an Baustoffen. Die Herstellung von Stahl und Beton ist aber teuer, energieaufwendig und nutzt endliche nat\u00fcrliche Ressourcen wie Sand oder Eisenerz. In Karlsruhe arbeitet ein buntes Team aus Architekten, Bau- und Bioingenieuren an nachhaltigen Alternativen.<\/p>\n
Das Fachgebiet \u201eNachhaltiges Bauen\u201c am Karlsruher Institut f\u00fcr Technologie (KIT) wird seit April 2017 vom Architekten Prof. Dirk E. Hebel geleitet. Zuvor forschten Hebel und seine KIT-Kollegen Karsten Schlesier und Felix Heisel schon an der ETH Z\u00fcrich und dem Future Cities Laboratory in Singapur. Der Grundstein ihrer Zusammenarbeit wurde aber in Addis Abeba gelegt, erz\u00e4hlt Felix Heisel: \u201eIn unserer gemeinsamen Zeit in \u00c4thiopien haben wir erlebt, was Ressourcenknappheit in der Architektur tats\u00e4chlich bedeutet \u2013 und daraus entstand der Antrieb lokale Ressourcen besser zu nutzen.\u201c Bambus ist dabei ein vielversprechender Kandidat. Das Riesengras ist in den meisten tropischen und subtropischen Regionen lokal verf\u00fcgbar, w\u00e4chst extrem schnell, und seine holzigen Fasern und St\u00e4mme weisen eine hohe Zugfestigkeit auf. Damit tritt es in Konkurrenz zu Stahl, dem neben Beton wichtigsten Baustoff der Gegenwart. Stahl jedoch ist nicht nur energieintensiv in der Herstellung, sondern f\u00fcr viele \u00e4rmere L\u00e4nder ein teures Importgut. In Afrika etwa verf\u00fcgen gerade einmal zwei der 54 L\u00e4nder \u00fcber eine nennenswerte Stahlproduktion.<\/p>\n
“Bambuisierung” von Beton<\/p>\n
Inzwischen ist es den Forschern gelungen, ein Bambus-Komposit zu entwickeln, das sich als Verst\u00e4rkung von Betonteilen einsetzen l\u00e4sst.1 Dazu wird der Bambus mit W\u00e4rme behandelt, in einzelne Streifen aufgefasert und schlie\u00dflich mit Harzen zu einem festen Verbundwerkstoff gepresst. Mit diesen Stangen l\u00e4sst sich herk\u00f6mmlicher Beton im Innern verst\u00e4rken. Die Bambusarmierung gl\u00e4nzte im Labortest mit einer Zugfestigkeit \u00e4hnlich dem von Baustahl und stellt damit eine echte Alternative dar. Nun steht der Schritt vom Labor in die Praxis an, wobei der bambusverst\u00e4rkte Beton in einem mehrst\u00f6ckigen Prototypen zum Einsatz kommen soll und sich dabei im Langzeittest bew\u00e4hren muss.<\/p>\n
Eine tragende Struktur aus Pilzf\u00e4den<\/p>\n
Bei ihrer Suche nach einem nachwachsenden, tragenden Baumaterial, das eine Nutzung in der Industrie zul\u00e4sst, testen die Forscher das Mycel der Pilze, ein Gewebe aus fadenf\u00f6rmigen Pilzzellen. F\u00fcr die \u201eBiennale of Architecture and Urbanism\u201c in Seoul in S\u00fcdkorea entstand der \u201eMycoTree\u201c, ein drei Meter hoher Baum, dessen Stamm und \u00c4ste aus Dutzenden Pilzbausteinen bestehen und ein 16 Quadratmeter gro\u00dfes Bambusgitter tragen. Durch das ausgefeilte Design k\u00f6nnen im MycoTree beide Materialien ihre St\u00e4rken ausspielen: Die Pilzbausteine sind auf Druck belastbar und stabilisieren sich gegenseitig. Das Bambusgitter h\u00e4lt durch sein Gewicht und seine Zugfestigkeit die \u00c4ste des MycoTree zusammen.<\/p>\n
Zur Herstellung der Pilzbausteine wurde bei der indonesischen Firma Mycotech ein Gemisch aus S\u00e4gesp\u00e4nen und Pilzsporen in S\u00e4cke gef\u00fcllt. Nach wenigen Tagen durchziehen die Pilzhyphen das Substrat, das jetzt eine schwammige Konsistenz hat und frei formbar ist. In diesem Stadium wird die Masse je nach gew\u00fcnschtem Design in vorgefertigte Formen gef\u00fcllt und darin, nach einer zweiten Wachstumsphase, getrocknet. Bei der Trocknung stirbt der Pilz, die Masse wird fest und das Geflecht aus Pilzmycel stabilisiert die Bausteine.<\/p>\n
\u201eMan kann sich die Pilzbausteine vorstellen wie Pressspanplatten, bestehend aus S\u00e4gesp\u00e4nen und einem Kleber, nur dass bei den Pilzbausteinen der Kleber eben das Mycel des Pilzes ist\u201c, erl\u00e4utert Heisel und f\u00e4hrt fort: \u201eUnseres Wissens ist der MycoTree die erste Struktur aus Mycel, die nicht nur sich selbst, sondern zus\u00e4tzlich auch eine Last tr\u00e4gt.\u201c F\u00fcr das Design kam dem MycoTree das Know-how von Philippe Block von der Block Research Group (BRG) der ETH Z\u00fcrich zugute. Block hat ausgefeilte grafische Methoden zur dreidimensionalen Berechnung von Statik entwickelt. So gelingt es, aus einem eher br\u00fcchigen Material wie den Mycelbausteinen eine stabile Konstruktion zu bauen. \u201eWir wollten zeigen, was alles m\u00f6glich ist, wenn das Design stimmt\u201c, sagt Heisel.<\/p>\n
H\u00e4user aus Bambus und Pilzen \u2013 im Sinne der Kreislaufwirtschaft<\/p>\n
Felix Heisel und seine Kollegen wollen in den n\u00e4chsten Jahren weiter mit den Mycelbausteinen arbeiten: \u201eVon der Petrischale bis zur architektonischen Anwendung\u201c, wie Heisel sagt. \u201eWir haben hier ein relativ leichtes Material, das einem gewissen Druck standh\u00e4lt und in einem bestimmten Volumen frei formbar ist.\u201c Weiterer Vorteil: Das Know-how zur Produktion von Pilzen im gro\u00dfen Ma\u00dfstab ist bereits vorhanden. Die Nahrungsmittelindustrie ist aber nur an den Fruchtk\u00f6rpern der Pilze interessiert. Das Mycel, das f\u00fcr die Bauindustrie von Interesse ist, f\u00e4llt bei der Pilzproduktion als Abfall an.<\/p>\n
Vielleicht wohnen in Zukunft die Menschen also in \u201egewachsenen\u201c H\u00e4usern aus Bambus und Pilzen. Das h\u00e4tte auch den Vorteil, dass diese Materialien nach der Nutzung leicht getrennt und wiederverwendet werden k\u00f6nnen. Ganz im Sinne der Kreislaufwirtschaft und der Grundfrage, die sich die Karlsruher Forscher stellen: \u201eWie m\u00fcssen wir in Zukunft bauen, damit wir die verwendeten Materialien sp\u00e4ter wieder sortenrein auseinanderbekommen und ihren jeweiligen Kreisl\u00e4ufen zuf\u00fchren k\u00f6nnen?\u201c<\/p>\n
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Literatur:<\/p>\n