An der einfachen Demontage und Wiederverwendung von Holzverbindungen mit Hilfe von digitalen Werkzeugen forscht die Empa zusammen mit Schweizer Hochschulen und Industriepartnern. Bild: AdobeStock
An der einfachen Demontage und Wiederverwendung von Holzverbindungen mit Hilfe von digitalen Werkzeugen forscht die Empa zusammen mit Schweizer Hochschulen und Industriepartnern. Bild: AdobeStock

Mit traditionellen Baustoffen wie Holz und Lehm will die EMPA das Bauwesen klimafreundlicher und nachhaltiger gestalten.

Um diese Stoffe grossflächiger einsetzen zu können, forscht das Institut zusammen mit Schweizer Hochschulen und Industriepartnern in einem von der Innosuisse geförderten «Flagship»-Projekt «Think Earth – Regeneratives Bauen». Dass die Bauindustrie erhebliche Mengen an Treibhausgase verursacht, ist bekannt. Wie man aber den CO2-Ausstoss am besten reduzieren kann, weiss man noch nicht.

Ein Forschungskonsortium unter der Leitung der ETH sucht nach Lösungen. Die Kombination der beiden Materialien verstärkt deren Vorteile: Holz sorgt für die nötige Tragfähigkeit und Steifigkeit, während Lehm zusätzliche Tragfähigkeit und Masse hinzufügt, was zur Wärmeregulierung, Schwingungsdämpfung und Brandsicherheit beiträgt. Bis 2029 will man das klimaneutrale Bauen und Wohnen voranbringen.

Grosse Fragestellung, breites Netzwerk

Mit ihrer «Flagship»-Initiative fördert die Schweizerische Agentur für Innovationsförderung Innosuisse systemische und transdisziplinäre Innovationen, die für die wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Herausforderungen in der Schweiz von zentraler Bedeutung sind. Meistens geht es darum, Probleme von KMUs oder Start-ups zu lösen.

In diesem Projekt aber arbeiten Forschende aus verschiedenen Institutionen mit Industriepartnern gemeinsam an einer übergeordneten Fragestellung. «Think Earth – Regeneratives Bauen» umfasst zehn Teilprojekte von der Materialwissenschaft und Verfahrenstechnik bis hin zu Prototypen für den Hochbau. Das Ziel sind Grundlagen für klimaneutrales Bauen mit hybriden Elementen aus Holz und Lehm.

 

Flexible Holzverbindungen gefragt

Um Holz im Bauwesen nachhaltig nutzen zu können, muss es wiederverwendet werden. Die aktuelle Wiederverwendungsrate von Holz soll von nur 10 Prozent auf 90 gesteigert werden. Diesen Wert möchte man mit Hilfe weiterer regenerativer Materialien wie erdbasierter Baustoffe erreichen. Im Gegensatz zu Betontragwerken, die als monolithische Strukturen gegossen werden, sind Holztragwerke auf die Verbindung einzelner Bauteile angewiesen.

Diese sind laut Empa-Forscher Pedro Palma genauso wichtig wie die Holzbauteile selbst und aus statischer Sicht oft kritischer. «Die Verbindungen sorgen für Kontinuität und verbessern das strukturelle Verhalten durch Eigenschaften, wie etwa die Fähigkeit, sich zu verformen und Energie abzuleiten, die die Holzbauteile selbst nicht bieten können.» Geforscht wird an der Demontage und Wiederverwendung von Holzverbindungen und an der Entwicklung von digitalen Werkzeugen, die diesen Prozess unterstützen und so die Kreislaufwirtschaft stärken.

 

Schwinden verhindern

Obwohl erdbasierte Baustoffe eine gute CO2-Bilanz aufweisen und fast unbegrenzt verfügbar sind, werden sie mehrheitlich nur für kleinere Anwendungen wie Ziegel verwendet. Die Problematik liegt an deren Struktur, die beim Trocknen schwindet und Rissbildung verursacht. Um dies zu vermeiden, braucht es geeignete Zusatzstoffe. «Lehm kann immer wiederverwendet werden, solange er unverändert bleibt.

Sobald aber ein mineralischer Stabilisator beigemischt wird, verschlechtern sich die Energiebilanz und die Rezyklierbarkeit», sagt Pietro Lura, Leiter der Empa-Abteilung Beton und Asphalt. An dieserProblemlösung arbeiten ETH-Forscher und die Empa zusammen mit den Industriepartnern BASF Schweiz AG und Eberhard Bau AG an biobasierten und biologisch abbaubaren Zusatzstoffen.

Man will das Schwinden reduzieren und die Rezyklierbarkeit sowie die Wasseraufnahme erhalten. Die grosse Herausforderung besteht in der Suche nach funktionierenden Stoffen, die aus natürlichen Rohstoffen bestehen und auch biologisch abbaubar sind. Die vielversprechendsten Zusatzstoffe werden in grossem Massstab getestet, um mit grüner Chemie rissfreie Lehmbaustoffe herzustellen und den Erdaushub zu verringern.