Innovative Baustoffe für die Zukunft des Bauens

Neuheiten im Bausektor sind für uns bei ALGECO besonders spannend. Erst recht, wenn es um neue Baustoffe oder Baumaterialien geht. Denn als Pionier für modulares Bauen sind wir ständig auf der Suche nach Innovationen und Inspirationen, wie wir unsere Gebäude zukünftig noch effizienter und nachhaltiger gestalten können. Und wir sind sicher: Manche Baustoffe, die uns heute noch in Erstaunen versetzen, können morgen schon Standard sein.

Wie neue Baumaterialien und Baustoffe der Zukunft entstehen

Im Bausektor entstehen durch wissenschaftliche Materialforschung und die Entwicklung neuer Technologien immer wieder neue Baustoffe. Sie sind in der Regel intelligenter, nachhaltiger und ästhetisch ansprechender als konventionelle Lösungen.

Manche dieser Neuheiten basieren auf klassischen Baumaterialien und Baustoffen, die im Hinblick auf bestimmte Eigenschaften wie Effizienz, Festigkeit oder Recyclingfähigkeit verbessert worden sind. Es gibt jedoch auch viele Neuheiten, die uns durch eine völlig neue Herangehensweise verblüffen. Wir stellen Ihnen einige dieser aufregenden Kreationen vor. Sie haben das Potenzial, die Zukunft des Bauens zu revolutionieren, und haben bereits heute einen Einfluss darauf, wie wir künftig bauen werden.

Textil als Zementersatz

Concrete Canvas^® ist ein flexibles, mit Beton imprägniertes Gewebe, das bei Einwirkung von Wasser aushärtet. Die Fasern enthalten eine spezielle Trockenbetonmischung, die den Beton verstärkt. Nach dem Verlegen müssen die Bahnen lediglich bewässert werden. Wenn sie ausgehärtet sind, bildet sich eine dünne Schicht aus wasserdichtem, feuerbeständigem Beton. Dieses intelligente Gewebe wird in Rollen geliefert und ist zehnmal schneller verlegt als herkömmlicher Beton. Concrete Canvas^® trägt nach Herstellerangaben nicht nur zu einer Verkürzung der Bauzeit bei, sondern bietet auch eine hohe Festigkeit und damit eine lange Haltbarkeit. Die Gewebe zeichnen durch eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aus und halten extremen Umweltbedingungen stand. Auch bietet dieser innovative Baustoff einen hohen Schutz gegen Durchschläge oder Stöße. Concrete Canvas^® eignet sich für vielfältige Anwendungen, wie z. B. zur Auskleidung von Kanälen, Verstärkung von Dämmen, Hangsicherung und bei Sanierungsarbeiten.¹

Intelligente Formgedächtnislegierungen

Formgedächtnislegierungen (FGL) – englisch Shape Memory Alloy, SMA – sind spezielle Legierungen, die sich nach einer Verformung wieder an ihre ursprüngliche Form „erinnern“ und sie wieder annehmen. Dies geschieht durch Wärmeeinwirkung. Die intelligenten Legierungen kommen bereits in vielen Branchen zum Einsatz, wie z. B. in der Medizintechnik, der Industrie oder in der Luft- und Raumfahrt. Auch im Bauwesen sind verschiedene Anwendungen denkbar. Formgedächtnislegierungen könnten zum Beispiel Brücken widerstandsfähiger oder Stahl- und Betonbauten erdbebensicherer machen, indem sie die Bewehrungselemente befähigen, auf Erschütterungen flexibler zu reagieren und nach einer Verformung wieder in ihre ursprüngliche Form zurückzukehren.

Was ist das Geheimnis der intelligenten Legierungen? Sie verfügen über zwei unterschiedliche Kristallstrukturen, sogenannte Phasen, die sie je nach Temperatur annehmen. Neben einer Niedrigtemperaturphase (Martensit) gibt es eine Hochtemperaturphase (Austenit). Im kalten Zustand ist das Material weich und gut verformbar; im warmen Zustand ist es jedoch steif und versucht, wieder seine ursprüngliche Form anzunehmen.²

Formgedächtnislegierungen haben zweifellos das Potenzial, das Bauwesen sicherer, effizienter und nachhaltiger zu gestalten.

Innovativ und hell: lichtdurchlässiger Beton

Der lichtdurchlässige Faserbeton, Litracon^® genannt und von der gleichnamigen österreichisch-ungarischen Firma vermarktet, kann für bis zu 20 Zentimeter dicke transluzente Wände verwendet werden. Der lichtdurchlässige Beton kommt in Form von vorgefertigten Platten oder Blöcken zum Einsatz. Jedes Element besteht aus einer homogenen Verbindung aus Tausenden parallel zueinander verlaufenden Glasfasern und sehr feinkörnigem Beton.

Die Anwendungsmöglichkeiten dieses innovativen Materials sind vielfältig, wie z. B. Außenfassaden, Raumteiler, Treppenstufen, hochwertige Inneneinrichtungen und exklusive Einbauten. Der lichtdurchlässige Beton kommt bereits in der Boutique One in Dubai und dem Guggenheim-Museum in New York zum Einsatz.³

Einfaches Gel zur Isolierung von Gebäuden

Aerogel auf Silikatbasis, ein nanostrukturiertes Material, revolutioniert die Außenisolierung von Gebäuden, allen voran das Nanogel der kanadischen Cabot Corporation. Mit einer bis zu dreimal niedrigeren Wärmeleitfähigkeit als Luft eignet es sich perfekt zur Dämmung von Gebäuden! Das Gel ist wasserabweisend, jedoch wasserdampfdurchlässig, sodass Feuchtigkeit entweichen kann. Darüber hinaus ist es sehr ökologisch, denn es handelt sich um ein natürliches, für den Menschen ungiftiges Mineral. Das Aerogel kommt als Additiv in Verbunddämmplatten und -putzen zum Einsatz sowie als einblasbarer Dämmstoff für Hohlraumfüllungen. Die Anwendung ist hierbei besonders einfach, denn der Baustoff wird über ein Gebläse mittels eines Schlauchs in die Hohlräume eingebracht.

Aerogele haben ihren Ursprung in der Raumfahrt. Sie kommen u. a. zur Isolation von Raumanzügen zum Einsatz. Die Gele sind sehr porös und bestehen zu 90 bis 98 % aus Luft. Damit sind sie weltweit das leichteste und effektivste Dämmmaterial. Die Gele werden entweder auf Basis von Silikaten, wie z. B. Kieselsäure, oder Metalloxiden hergestellt. Bei hohen Temperaturen und unter hohem Druck wird dem Material die Flüssigkeit entzogen, sodass sich die Poren mit Luft füllen. Aerogele sind fast transparent, transluzent und temperaturstabil. Sie haben im Verhältnis zu ihrem Gewicht eine hohe Druckfestigkeit.

Produktionskosten und Energieverbrauch bei der Herstellung der Gele sind noch verbesserungswürdig.⁴

Neue Baustoffe aus Kartoffelschalen

Kartoffelschalen werden in der Regel achtlos weggeworfen. Dabei eignen sie sich perfekt zur Herstellung von Bauplatten.

Die Londoner Designer Rowan Minkley und Robert Nicoll entwickelten mit Chip[s] Board^® eine ökologische Alternative zu herkömmlichen Holzfaserplatten. Aus dem Abfallprodukt Kartoffelschalen stellen sie ein Bindemittel her, das wiederum auf Kartoffelschalen, Bambus, recyceltes Holz oder Hopfen aufgetragen wird. Unter Einwirkung von Hitze wird der Verbundwerkstoff zu Platten gepresst, die entweder als Baumaterial oder für die Möbelproduktion zum Einsatz kommen. Die Platten sind rundum nachhaltig, denn sie können am Ende ihrer Lebensspanne wiederverwendet oder recycelt werden. Sie sind sogar kompostierbar.

Der Name Chip[s] Board^® passt perfekt zum innovativen Produkt, denn „chips“ bedeutet auf Englisch Pommes Frites und „chipboard“ ist ein gängiger Begriff für Pressspanplatte.⁵

Innovative Baustoffe auf Basis von Pilzen

Pilze haben im Zusammenhang mit Gebäuden eher ein schlechtes Image. Das könnte sich jedoch bald ändern. Mehrere Institute und Firmen sehen in Pilzen ein großes Potenzial für die Entwicklung innovativer und zugleich höchst nachhaltiger Baustoffe. Erste Ansätze gibt es bereits. Die Londoner Firma Biohm hat zum Beispiel einen nachhaltigen Dämmstoff aus Pilzen entwickelt, der nach Herstellerangaben die leistungsfähigsten synthetischen Baustoffe in seinen bauphysikalischen Eigenschaften sogar übertreffen soll. In Italien produziert und vermarktet die Firma Mogu bereits Wandpaneele aus Pilzmaterial.

Wissenschaftler am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und an der ETZ Zürich erforschen seit Jahren den Einsatz von Pilzbaustoffen in der Architektur. Mit dem „MycroTree“ haben sie eine selbsttragende dreidimensionale Struktur aus Pilzmyzel und Bambus geschaffen. Diese innovative Konstruktion macht eines deutlich: Pilze haben das Potenzial, Beton oder Stahl zukünftig zu ersetzen.

Die Herstellung von Werkstoffen aus Pilzen ist recht einfach: Pilzsporen bilden in Verbindung mit einem Substrat aus Samenschalen, Kaffeesatz oder Stroh feine Fadengeflechte, die sogenannten Hyphen. Sie vernetzen sich untereinander und bilden das Myzel, das Wurzelwerk von Pilzen. Dieses dreidimensionale Geflecht durchzieht die zuvor losen Substanzen und verbindet sie zu einer festen Struktur, die in Formen gepresst werden kann. Unter Einwirkung von Hitze und eventuell auch Druck wird das Myzelwachstum unterbunden und das Verbundmaterial verfestigt sich weiter. Auf diese Weise entsteht ein zu 100 Prozent ökologischer Werkstoff mit hervorragenden Dämmeigenschaften und hoher Feuerbeständigkeit.⁶

Die spezifischen Eigenschaften des Endprodukts lassen sich über die Pilzart, die Zusammensetzung des Wachstumssubstrats und die Umgebungsbedingungen bestimmen.

Wolkenkratzer aus magischem Holz

Timothée Boitouzet, Architekt und Erfinder eines magischen Holzstoffes namens Woodoo, verwandelt günstiges Holz in einen Baustoff, das genauso fest wie Beton, dreimal stärker als normales Holz und feuerfest ist. Mit seiner Erfindung wertet er minderwertiges Holz auf und verwandelt es in einen leistungsfähigen Baustoff, indem er ein bestimmtes Molekül durch ein anderes ersetzt.

Timothée Boitouzet ist Gewinner des von der französischen Elektrizitätsgesellschaft ausgeschriebenen EDF-Impulspreises 2017 in der Kategorie „Smart City“. Er hält es für möglich, dass durch seinem Prozess der „Holzaufwertung“ in einigen Jahren der Bau von Türmen mit mehr als 35 Stockwerken möglich ist. Diese wären dann dreimal höher als Holzgebäude von heute und würden zweimal weniger Energie verbrauchen als Beton, 17-mal weniger als Glas und 130-mal weniger als Stahl.⁷

1. Concretecanvas, Startseite | Concrete Canvas^® DE, abgerufen am 31.7.2024
2. Hochschule Aalen, https://www.hs-aalen.de/de/pages/aktorik-sensorik-und-systemdynamik_formgedaechtnislegierungen, abgerufen am 31.7.2024
3. Beton ist durchsichtig, Lichtdurchlässiger Beton – Beton.org, abgerufen am 31.7.2024 Litracon, https://www.litracon.hu/en, abgerufen am 31.7.2024
4. Grimm, Roland (2024.12. Juli), Kostengünstiger Aerogel-Dämmputz, (baustoffwissen.de), abgerufen am 31.7.2024 Horwarth, Dominik (2023, 30. Mai), Ändert ein neues Aerogel die Art und Weise der Gebäudedämmung?, – ingenieur.de, abgerufen am 31.7.2024 Cabotcorp.com; Construction (cabotcorp.com), abgerufen am 31.7.2024
5. Hitti, Natashah (2018, 12. Dezember), Rowan Minkley and Robert Nicoll recycle potato peelings into MDF, Recycled potato peelings are turned into MDF substitute, Chip[s] Board (dezeen.com), abgerufen am 31.7.2024 Lilli Green^® (2019, 25. Januar), Nachhaltige Architektur – Bauen mit recycelten Kartoffelschalen, https://www.lilligreen.de/nachhaltige-architektur-bauen-mit-kartoffelschalen/, abgerufen am 31.7.2024
6. Penquitt, Michael, Nachhaltiger Baustoff: Werden Häuser in Zukunft aus Pilzen gebaut?, https://wohnglueck.de/artikel/nachhaltiger-baustoff-pilze-myzelien-38102, abgerufen am 31.7.2024 Allplan-Blog, (2022, 6. März), Mycel: Pilze als perfekter Baustoff, https://blog.allplan.com/de/pilze-als-perfekter-baustoff, abgerufen am 31.7.2024 KIT-Fakultät für Architektur, Nachwachsende Baustoffe für die Städte der Zukunft, https://www.arch.kit.edu/aktuelles/2617.php, abgerufen am 31.7.2024 Materialarchiv, Myzel-gebundenes Komposit, https://materialarchiv.ch/de/ma:material_1741?type=all&n=Hintergrund, abgerufen am 31.7.2024
7. EDF, Woodoo: the augmented and translucent wood for the low-carbon cities of the future, https://www.edf.fr/en/the-edf-group/inventing-the-future-of-energy/edf-pulse/edf-pulse-start-up-awards/the-winners/woodoo-the-augmented-and-translucent-wood-for-the-low-carbon-cities-of-the-future, abgerufen am 31.7.2024 Gerst, Gertraud, Holz mit Superkräften, Woodoo ist das neue Holz mit Superkräften – ubm magazin. (ubm-development.com), abgerufen am 2.8.2024