Bioökonomie trifft Hightech: Nachhaltiges Bauen mit natürlichen Materialien und Verfahren

Wenn Deutschland seine selbstgesteckten Klimaziele erreichen will, muss anders gebaut werden, als es konventionell oft noch geschieht. Das erkennt auch die Industrie an und steht sowohl aus regulatorischen Gründen als auch aufgrund innerer Bestrebungen unter Druck. Eine besondere Herausforderung sind dabei die sogenannten grauen Emissionen, also die Treibhausgase, die bei der Herstellung und dem Transport von Baumaterialien sowie beim Rückbau und der Entsorgung dieser Stoffe entstehen.

Die Bioökonomie bietet große Potenziale für klimafreundliches Bauen:

• Natürliche Materialien und Verfahren eröffnen der Bauindustrie die Chance für Innovationen. Baustoffe aus nachwachsenden Ressourcen können in Kreislaufwirtschaftskonzepten besonders effizient genutzt werden und Abfälle reduzieren.
• Um das volle Potenzial nachhaltigen Baumaterials auszuschöpfen, sind ganzheitliche Designlösungen und Konstruktionsmethoden für den Einsatz biobasierter Produkte erforderlich.
• Die Verwendung von natürlichen Stoffen wie Holz und Naturfasern steigert bekanntermaßen die Nachhaltigkeit von Projekten. Dennoch liegt ihr Marktanteil bisher nur bei zehn Prozent. Um diesen Prozentsatz zu erhöhen, müssen auch die Anbau- und Verarbeitungsmethoden industrialisiert werden, sodass sich günstigere Preise ergeben.
• Auch Biokunststoffe aus Altholz und Nebenströmen der Land- und Forstwirtschaft eignen sich zur Herstellung von Baumaterial. Diese können als Fossil-Substitut vielfältig eingesetzt werden und reduzieren die Abhängigkeit von nicht erneuerbaren Ressourcen.
• Die Entwicklung innovativer Verfahren wie chemisch oder elektrisch lösliche organische Klebeverbindungen helfen dabei, Bauteile effizient zu recyceln und wiederzuverwenden. So wird die Übernutzung landwirtschaftlicher Flächen vermieden.
• Perspektivisch können auch biochemische Prozesse dazu beitragen, nachhaltiges Baumaterial herzustellen. Hierzu zählen beispielsweise der „Biobeton“ bei dem Bakterien die Zementierung vornehmen oder das Biomining, wobei mit Hilfe von Mikroorganismen Rohstoffe wie Metall aus Abbruchmaterial zurückgewonnen werden können.

Die TRK GmbH, zuständig für die Entwicklung und Vermarktung der TechnologieRegion Karlsruhe, hat die Zeichen der Zeit erkannt und will die Bioökonomie als wichtiges Standbein der Wirtschaft ausbauen. Aufgrund der Rohstoffpotenziale insbesondere bei Holz und Pflanzenfasern besitzt die Region beste Voraussetzungen für die Entwicklung und Nutzung biobasierter Baustoffe. Insbesondere schnell wachsende Pflanzen wie Miscanthus, Silphie oder Hanf ermöglichen hierbei neue Produktlösungen.

Einen wichtigen Beitrag leistet die Initiative PFBau. Die Abkürzung steht für „Pflanzenbasierte Fasern für regionale Wertschöpfungsketten – Skalierung der biobasierten Bauwirtschaft“. Diese Fachinitiative ist Teil der Landesstrategie „Nachhaltige Bioökonomie Baden-Württemberg“. Um Unternehmen bei ihrer nachhaltigen Transformation zu unterstützen, haben die TRK GmbH, das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI und das Karlsruher Institut für Technologie KIT die Initiative zur Bioökonomie gestartet. Im Projekt werden mögliche Anwendungen und erforderliche Maßnahmen entlang der gesamten Wertschöpfungskette betrachtet. Dazu werden Akteure aus der Erzeugung und Verarbeitung von pflanzenbasierten Fasern mit Playern aus der Bauwirtschaft zusammengebracht. Um das erarbeitete Wissen zu verbreiten und bessere Grundlagen für Innovationen und Kooperationen zu schaffen, stellt die PFBau die Ergebnisse des Projekts als Handlungsempfehlungen mit konkreten Anwendungsbeispielen zur Verfügung.

Neben einer hohen Rohstoffverfügbarkeit werden Innovationen gebraucht, um die Materialien für die Bauwirtschaft einfach und standardisiert nutzbar zu machen. Zudem sind neue Fertigungstechniken und Konstruktionsmethoden nötig. Hierfür fördert die TRK unter anderem die enge Zusammenarbeit zwischen Forschungseinrichtungen und der Industrie.

Ein weiterer Schlüssel für die nachhaltige Transformation neuer Produkte und Techniken ist die Demonstration in Gebäuden und Reallaboren - sogenannten Living Labs, um im laufenden Betrieb zu zeigen, dass die Innovationen funktionieren. Sie bringen neue Technologien und innovative Lösungen, die noch nicht zugelassen sind, nachgewiesen und sicher in die Anwendung, was den Markteintritt beschleunigt. Gleichzeitig fördern sie das Verständnis und die Akzeptanz nachhaltiger Baustoffe. Anschauungsbeispiele tragen zusätzlich dazu bei, ihr Potenzial zu verdeutlichen und mögliche Nutzer zu überzeugen.

Durch in der TechnologieRegion Karlsruhe entwickelte Fertigungsverfahren und Softwarelösungen zur Dokumentation und Bewertung von alternativen Entwürfen entstehen neue Möglichkeiten für zukunftsgerechtes Bauen. Bis zur erfolgreichen Anwendung in der Praxis gilt es jedoch, einige Hürden zu überwinden. Konkret geht es um den Aufbau industrieller Wertschöpfungsketten, um das Potenzial der landwirtschaftlich erzeugten, neuen Rohstoffe voll ausschöpfen zu können. Die Umstellung auf biobasierte Materialien erfordert neue logistische Prozesse und eine effiziente Verwaltung des Materials, um eine nachhaltige Produktion und Verwendung sicherzustellen. Nicht zuletzt bedarf es entsprechender Zulassungen, um die Nutzung nachhaltiger Stoffe zu fördern und den Übergang zu einer umweltfreundlicheren Industrie zu ermöglichen.

Aktuell sind biobasierte Baumaterialien noch eher die Ausnahme als die Regel. Dabei gibt es zahlreiche vielversprechende Neuerungen und Entwicklungen. Um neue Produkte zur Marktreife zu bringen und erfolgreich im Markt zu etablieren, sind viele Akteure nötig. Einer von ihnen ist die Vollack Gruppe. Mit den Experten für nachhaltige und energieeffiziente Gebäude pflegt  die TRK nicht nur einen regen Austausch, sondern ist auch, zusammen mit anderen Partnern, jedes Jahr mit einem Gemeinschaftsstand auf der Immobilienmesse EXPO REAL präsent – 2023 mit dem Motto „Bioökonomie trifft Hightech“. Die TRK stellt inzwischen nicht nur hohe Kompetenzen bei der Entwicklung neuer nachhaltiger Materialien fest, sondern nimmt auch ein großes Interesse auf der Nachfrageseite wahr. Dass das Thema der nachwachsenden Rohstoffe in der Baubranche diese Aufmerksamkeit findet, bestärkt alle Beteiligten bei der TRK, die Potenziale der Rohstoffwende in der Region weiter zu verfolgen.

Bioökonomie oder biobasierte Wirtschaft bezeichnet eine nachhaltige Wirtschaftsweise, die auf biologische Ressourcen, Verfahren und biologisch inspirierte Prinzipien setzt und sich an natürlichen Stoffkreisläufen orientiert. Die Bioökonomie erstreckt sich über alle Sektoren, die erneuerbare biologische Ressourcen zur Herstellung von Produkten und zur Bereitstellung von Dienstleistungen unter Anwendung neuer biologischer und technologischer Kenntnisse und Verfahren nutzen. Dazu zählen unter anderen die Land- und Forstwirtschaft, die Energiewirtschaft, Chemie und Pharmazie, die Nahrungsmittelindustrie, die Kosmetik-, Papier- und Textilindustrie sowie die Bauwirtschaft.

Die großen Herausforderungen unserer Zeit lassen sich nur durch Ideenreichtum und Neugierde bestreiten. Klimawandel, Nachhaltigkeitsbestrebungen oder die steigende Weltbevölkerung – die Menschen haben in unserer modernen Welt viele Aufgaben, für die intelligente Lösungen gefragt sind. Der Innovationspreis NEO der TRK zeichnet zukunftsweisende Innovationen aus und bietet eine Plattform für Entscheidungstragende aus Wirtschaft und Wissenschaft. Klaus Teizer, Geschäftsführer bei der Vollack Gruppe, wirkt in der Jury des Preises mit.