Forscher konstruieren mit Flachs

Umwelt: Baubranche trägt zu einem großen Teil zum CO2-Ausstoß und damit zur Erderwärmung bei - Suche nach alternativen Baumaterialien

FREIBURG/STUTTGART
3 Min.

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Ein aus Flachs- und Sisal-Fasern gebauter Pavillon steht im Botanischen Garten in Freiburg. Der Pavillon besteht aus drei Elementen mit je 15 Einzelkomponenten. Die nachhaltig angebauten Fasern werden mit Kunstharz zusammengehalten und halten durch die innovative Wicklung der Einzelteile auch hohen Kräften stand. Foto: P. von Ditfurth/dpa
Foto: Philipp von Ditfurth
Thomas Speck steht vor einem aus Flachs- und Sisal-Fasern gebauten Pavillon im Botanischen Garten und hält ein Teil eines Saguaro-Kaktus in der Hand. Foto: dpa
Foto: Philipp von Ditfurth
Es ist ver­blüf­fend, wie leicht und doch sta­bil der ver­trock­ne­te Über­rest des Sa­gua­ro-Kak­tus ist. Kein Wun­der, dass Tho­mas Speck da­rin ein Vor­bild für et­was Grö­ße­res sah.

Das Größere ist nun ein Pavillon aus gewickelten Flachsfasern geworden, der im Botanischen Garten der Universität Freiburg steht. Hier lehrt und forscht Professor Speck zur Botanik - mit dem Schwerpunkt »funktionelle Morphologie und Bionik«. Vereinfacht gesagt: Er schaut, was man sich bei Pflanzen abgucken kann.

Im Fall des Saguaro-Kaktus waren es die netzartige Struktur, die dem Körper eine besondere Stabilität verleiht. Der »LivMatS«-Pavillon besteht aus drei Elementen aus gewellten Stützen. Die Flachsfasern sind mit Harz und Sisal versetzt zur besseren Stabilität. Die daraus entstandenen Stränge ergeben verflochten eine Struktur, die viele Löcher lässt und eher nach futuristischer Kunst als nach Funktion aussieht. »Das ist alles form follows function«, sagt Speck aber. Die Form ergibt sich also aus dem Nutzen. Keine überflüssige Schnörkelei.

Das Bogentragewerk sei in dreimal 15 Komponenten unterteilt, deren Maße für Herstellung, Transport und Montage noch gut handhabbar seien, erklärt Ingenieur Jan Knippers vom Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen an der Uni Stuttgart. Ähnliche Konstruktionen waren auf der Bundesgartenschau Heilbronn 2019 zu sehen und im Victoria and Albert Museum in London. »Beide Projekte sind aus Kohlenstoff und Glasfasern, ließen sich aber in ähnlicher Form auch mit Flachsfasern herstellen«, so Knippers.

»Durch die Wickeltechnik kann man verschiedene Geometrien schaffen«, sagt Speck. Und das anders als eben Glasfaser und Kohlenstoff aus einem nachhaltigen Rohstoff. Auch im Gegensatz zu Bäumen, deren Holz erst nach Jahrzehnten im Bau genutzt werden kann, lasse sich Flachs einmal, manchmal sogar zweimal im Jahr ernten. Zudem wachse es von Finnland bis Afrika in Gebieten, auf denen keine Nahrungsmittel angebaut werden könnten. »Es gibt also keine Konkurrenz«, sagt Speck. Eine uralte Nutzpflanze werde nun mit Hightech verarbeitet.

Am Computer entworfen kümmern sich Roboter um das Wickeln der Fasern. Die Produktion eines Teiles des Pavillons habe etwa einen Tag gedauert, erläutert Knippers. »Das ist aber sicher noch deutlich optimierungsfähig, da wir hier noch am Beginn der technischen Entwicklung stehen.« Sowohl die Anzahl der Fasern könne reduziert als auch die Geschwindigkeit des Wickelprozesses erhöht werden. Darüber hinaus werde die Planungszeit von Projekt zu Projekt kürzer.

Nötig ist die Suche nach alternativen und nachhaltigen Bauweisen und -materialien, weil der Bausektor als einer der Haupttreiber des Klimawandels gilt. Gewaltige Mengen CO2 entstehen etwa beim Herstellen von Beton und alleine beim Transport des ganzen Bauguts.

Architekten und Stadtplaner nähmen Schlüsselrollen beim nachhaltigen Planen und Bauen ein, erklärt Cathrin Urbanek von der Bundesarchitektenkammer. Neues Wissen zu generieren, sei dabei eine Herausforderung für die gesamte Wertschöpfungskette Bau. »Symbolische Projekte oder Prototypen können wichtige Impulse setzen, aber nicht alle per se fortschrittlich oder auf die Praxis übertragbar.« Umweltschonende Baustoffe und Kreislaufwirtschaft etwa seien Aspekte, die im Bausektor über Einzelprojekte hinaus eine klimaschützende Wirkung erzielen können.

200.000 bis 250.000 Euro habe die Entwicklung des Pavillon-Prototyps gekostet, sagt Professor Speck. Würde man ihn in Serie herstellen, also die einmal programmierte Struktur immer wieder abrufen, könnte man die Kosten nach seiner Schätzung auf ein Zehntel drücken.

Noch aber überwachen die Forscher unter anderem mit Sensoren, wie Wind und Wetter an dem Flachsgerüst zerren, wie der Zahn der Zeit an ihm nagt. Auf fünf Jahre ist das Projekt angelegt. »Der hält locker 20 durch«, ist Speck sicher. Auch Knippers sagt, UV-Beständigkeit, Witterungsbeständigkeit und Brandbeständigkeit seien eher die Herausforderung als die Tragfähigkeit der Konstruktion.

Eine Installation für die Biennale in Venedig sei für eine Last von 400 Kilogramm pro Quadratmeter ausgelegt und zeige kaum Verformungen oder Schwingungen, auch bei intensiver Nutzung. »Die Statik ist also eigentlich kein Problem«, so Knippers. Als Trägerwerk könnte das Material nach Specks Einschätzung bis zu sechs Stockwerke halten.

Erstellt mit Kunstharz

Auch müsse daran geforscht werden, den Bau noch umweltbewusster zu machen. Erstellt wurde der Pavillon mit Kunstharz, wie Speck einräumt. »Hier arbeiten wir an Ersatz aus biobasierten Harzen.« Entstanden ist der Pavillon durch eine Zusammenarbeit zweier Exzellenzcluster an den Unis Freiburg und Stuttgart. »Wir stehen seit Jahren in Kontakt und tauschen uns immer wieder aus«, sagt Speck. »Mal hat der eine ein Thema und weiß gar nicht, was er damit anfangen kann - bis andere ihn darauf bringen.« Wie man nun sehen kann, ging es bei einem dieser Gespräche offenkundig um den Saguaro-Kaktus.

Hintergrund: Energieverbrauch im Gebäudesektor

Nach Angaben der Bundesarchitektenkammer werden bis zu 40 Prozent des Energieverbrauchs durch den Gebäudesektor verursacht. 40 Prozent aller globaler Ressourcen verbrauche der Bausektor. Nötig sei eine »Bauwende«. »Ohne diese wird uns die Klimawende bei gleichzeitiger Beachtung der Prämissen ›Wohnraum für alle‹ und ›gleichwertige Lebensverhältnisse im urbanen wie ländlichen Raum‹ nicht gelingen.« (dpa)

Hintergrund

» Symbolische Projekte oder Prototypen können wichtige Impulse setzen. «

Cathrin Urbanek von Bundesarchitektenkammer

Hintergrund

» Durch die Wickeltechnik kann man verschiedene

Geometrien schaffen. «

Thomas Speck,Botanik-Professor

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