Diese Baustoffe könnten die Zukunft bestimmen

Stahl, Stein, Beton, Holz: Diese Materialien dominieren nach wie vor die Baubranche. Das wird sich aber ändern, denn weltweit steht die Branche unter Druck, weniger CO2 zu emittieren. Alternative Baustoffe müssen also her. Ein Überblick über die aussichtsreichsten Alternativen.

Sie ist nicht das, was man sich unter einer Sporthalle im herkömmlichen Sinn vorstellt. Die „Bamboo Sports Hall“ im thailändischen Chiang Mai sieht aus wie ein überdimensionales Geflecht hunderter luftig miteinander verbundener, gebogener und geschwungener Stränge. Von oben wiederum erinnert das Bauwerk an den Panzer eines Gürteltiers, fest verschlossen und undurchdringlich. Das Bambusgebäude beeindruckt, weil es völlig abweicht von den Betonklötzen, an die sich das Auge gewöhnt hat, und weil es organisch wirkt. Vor allem zeigt die Sporthalle einer internationalen Schule, dass es nicht immer Beton sein muss, sondern dass man auch mit alternativen Materialien arbeiten kann – wie zum Beispiel mit Bambus. Die Pflanze ist leicht, wächst schnell nach und ist weitaus weniger klimaschädlich als viele andere Materialien, mit denen die Bauwirtschaft normalerweise arbeitet.

Auch wenn die Branche insgesamt meist noch auf die alten Pfade setzt, gibt es mittlerweile einige Pilotprojekte, die in Sachen Materialauswahl radikal anders vorgehen. Die Macher des Gebäudes „The Edge“ in Amsterdam zum Beispiel setzten auf Recycling-Material. Der „One Angel Square“ in Manchester ebenso. Immer häufiger spricht man auch in Deutschland über die Verwendung von recyceltem Beton. Schließlich will die Politik will die CO2-lastige Baubranche Schritt für Schritt dekarbonisieren. Aufgrund seiner Fähigkeit, alte Betonmaterialien zu recyceln und sie in neuen Bauwerken zu verwenden, kann recycelbarer Beton dazu beitragen, Abfall zu reduzieren und die Umweltauswirkungen zu verringern.

Warum recycelbarer Beton und Carbonbeton Potenzial haben

Recycelbarer Beton wird, wie der Name andeutet, aus wiederverwerteten Materialien hergestellt. Das sind oft zerkleinerte Betonreste, die entstehen, wenn Häuser abgerissen werden, Abbruchmaterialien also. Dieser sogenannte Zuschlag ersetzt einen Teil des herkömmlichen Gesteinszuschlags in der Betonmischung. Die Vorteile liegen auf der Hand: Werden recycelten Materialien genutzt, reduziert sich die Notwendigkeit, natürliche Ressourcen abzubauen. Der ökologische Fußabdruck des Bauwesens sinkt. Es gibt aber viele weitere Vorteile. Wenn Abbruchmaterialien wiederverwendet werden, trägt recycelbarer Beton dazu bei, Abfallmengen und Deponiebelastungen zu verringern. Im Vergleich zur Produktion von herkömmlichem Beton wird bei der Herstellung von recyceltem Beton außerdem weniger Energie verbraucht.

In der Praxis kommt das Material bereits zum Einsatz und hat sich insbesondere im Straßenbau bewährt, genauso bei der Sanierung von Straßen, Brücken und Gehwegen. Dank der Förderung der Politik ist davon auszugehen, dass das Material in den kommenden Jahren auch im Wohnungsbau größere Verbreitung finden wird. Als High-Performance Material gilt Carbonbeton. Dabei handelt es sich um eine Verbindung aus Beton und Kohlenstofffasern. Der Vorteil: Das Material ist fester, leichter und langlebiger als herkömmlicher Beton – und es rostet nicht. Carbonbeton kann aus jedem Stoff hergestellt werden, der Kohlenstoff enthält. Forschende nutzen derzeit Lignin, ein Abfallprodukt bei der Herstellung von Holz, das in Zellwänden von Pflanzen vorkommt und für Stabilität und Wasserfestigkeit sorgt. Carbonbeton gilt als gute Alternative zum Stahlbeton. Der Vorteil des Baustoffs besteht darin, dass es in der Herstellung umweltfreundlicher ist, weil weniger CO2 emittiert wird, außerdem leichter und tragfähiger ist.

Polymerbeton kann Stoßwellen bei Explosionen und Erdbeben abfedern

Spannend  ist außerdem selbstheilender Beton. Er ist in der Lage, die Lebensdauer von Gebäuden zu verlängern, indem er Risse automatisch repariert. Dies reduziert die Notwendigkeit von aufwändigen Instandhaltungsarbeiten und senkt langfristig die Kosten für Bauherren und Eigentümer. In selbstheilendem Beton werden Mikrokapseln mit einem biologischen Heilmittel oder einem chemischen Präparat in die Betonmischung eingefügt. Wenn Risse entstehen, brechen diese Kapseln auf und setzen das Heilmittel frei. Es reagiert mit den in Kontakt stehenden Materialien im Beton und bildet so eine Art Dichtmasse, die den Riss schließt. Auch wenn die Skalierbarkeit dieses Materials noch eine Herausforderung darstellt, hat es Potenzial. Mindestens ebenso faszinierend ist Polymerbeton. Dieses Material enthält poröse organische Füllstoffe und Fasern zur Verstärkung. Es ist in der Lage, bei Erdbeben und Explosionen Stoßwellen zu dämpfen, weil es Energie absorbieren kann. Das hohe Porenvolumen ist in der Lage, die zerstörende Wirkung von Detonationen zu verringern.  

Im Zuge der Abkehr von fossilen Energieträgern und Rohstoffen sehen manche Experten in biobasierten Kunststoffen eine zukunftsfähige Alternative. Bio-Kunststoffe werden aus erneuerbaren Rohstoffen hergestellt, die einen biologischen Ursprung haben. Das können Pflanzen wie Mais, Zuckerrohr, Kartoffeln oder Algen sein. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kunststoffen aus Erdöl stammen sie aus nachwachsenden Quellen. Im Grunde haben sie drei Vorteile: Sie helfen, die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen einzudämmen. Ihre Herstellung ist weniger energieintensiv als die von herkömmlichen Kunststoffen. Und einige davon sind biologisch abbaubar und können rückstandslos in natürliche Bestandteile zerlegt werden.

Diese weiteren innovativen Materialien sind bereits im Einsatz

Biobasierte Kunststoffe werden bereits in einer Vielzahl von Produkten genutzt: In Verpackungen, in  Einweggeschirr, in Textilien und in Spielzeug. Auch Landwirte setzen sie ein, zum Beispiel in biologisch abbaubaren Mulchfolien. Dabei handelt es sich um spezielle Abdeckungen, die über Äckern ausgebreitet werden, um das Wachstum von Unkraut zu unterdrücken, die Bodenfeuchtigkeit zu bewahren und die Bodentemperatur zu regulieren. Viele weitere Materialen werden derzeit erforscht oder kommen bereits in Pilotprojekten zum Einsatz. Bei Graphen zum Beispiel handelt es sich um eine einzelne Schicht Kohlenstoffatome, die leicht, aber unglaublich stark ist. Sie werden in der Elektronik, bei Batterien und in der Materialverstärkung eingesetzt. Aerogel ist ein sehr leichtes Material mit hervorragenden isolierenden Eigenschaften. Es kommt in der Raumfahrt, der Baubranche und in der Wärmedämmung zum Einsatz.

Biomaterialien wie die sogenannten biokompatible Polymere und biokeramische Werkstoffe werden in der Medizin für Implantate und Prothesen verwendet. Sie stammen aus natürlichen Quellen. Smart Materials können auf äußere Reize reagieren und ihre Form anpassen, wenn sie erhitzt werden. Sie werden in der Medizintechnik, der Luft- und Raumfahrt und der Automobilindustrie eingesetzt. Nanomaterialien sind winzige Materialien, die ein großes Anwendungspotenzial in der Elektronik, der Medizin, der Energieerzeugung und vielen anderen Bereichen. Mit transparenten Solarzellen kann Solarenergie gewonnen werden, ohne die Sichtbarkeit durch Fenster oder Displays zu beeinträchtigen. Biobasierte Dämmstoffe sind Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen wie Hanf, Flachs oder Zellulose. Sie werden für die Wärmedämmung von Gebäuden verwendet. Selbstreinigende Oberflächen sind Materialien mit selbstreinigenden Eigenschaften, die Schmutz und Bakterien abweisen. Sie kommen in der Medizin, der Lebensmittelverarbeitung und in Gebäudeanwendungen zur Geltung.

Zum Schluss noch ein Tipp: Innovative Baustoffe werden in Deutschland teilweise gefördert. Die Förderdatenbank „Nachhaltiges Bauen“ gibt einen Überblick über die verschiedenen Programme und hilft so bei der Orientierung.