Ressourcen, Material & Kreislaufwirtschaft
Vom Reststoff zum Baustoff: Wege in die Kreislaufwirtschaft
Stoffströme neu denken
Der Gebäudesektor ist für rund 40 Prozent der nationalen Treibhausgasemissionen verantwortlich – ein Großteil davon entsteht bei der Herstellung und dem Transport von Baustoffen. Durch die verschärften EU-Vorgaben zur Kreislauffähigkeit und die Klimaziele für das Jahr 2045 wächst der Druck, die Stoffströme grundlegend neu zu organisieren. Die Forschung entwickelt dafür Lösungen: von biobasierten und regionalen Baustoffen über die Nutzung von Sekundärrohstoffen bis hin zu neuen Fertigungsverfahren für zirkuläre Konstruktionen.
LEGO
Stranggepresste Hochlochlehmbausteine für Innenwände als Substitution für Regips-Wände
Das Projekt entwickelt stranggepresste Hochlochlehmbausteine als kreislauffähige Alternative zur Gipskartonwand – regional, ohne Brennvorgang und vollständig rückbaubar.
Herausforderung
Der Rückgang der Verfügbarkeit von REA-Gips infolge des Kohleausstiegs sowie steigende Anforderungen an Ressourcenschonung, Klimaschutz und Kreislaufwirtschaft stellen den Innenausbau vor grundlegende Herausforderungen. Nichttragende Innenwände werden bislang überwiegend als Gipskarton-Trockenbau ausgeführt, obwohl diese Konstruktionen nur eingeschränkt rückbau- und recyclingfähig sind. Gleichzeitig fehlen industriell herstellbare, normnahe Alternativen, die ökologische, bauphysikalische und konstruktive Anforderungen gleichermaßen erfüllen.
Fragestellung und Forschungsansatz
Das Forschungsprojekt LEGO untersucht, inwieweit stranggepresste Hochlochlehmsteine als Substitution für Gipskarton-Metallständerwände geeignet sind. Im Fokus stehen die werkstoffliche Optimierung ungebrannter Lehmsteine, ihre industrielle Herstellung mit bestehender Ziegelwerkstechnologie sowie die Entwicklung kreislaufgerechter Innenwandkonstruktionen. Durch materialtechnische Untersuchungen, bauteilbezogene Prüfungen und realmaßstäbliche Wandversuche werden sowohl die technische Eignung als auch die baupraktische Umsetzbarkeit analysiert.
"Die vorliegende Untersuchung belegt, dass stranggepresste Hochlochlehmsteine, die im industriellen Verfahren ohne energieintensives Brennen hergestellt werden, eine nachhaltige und leistungsfähige Alternative zu konventionellen mineralischen Baustoffen und Gipskartontrockenbau darstellen."
Ergebnisse und Impact
Die Ergebnisse zeigen, dass Hochlochlehmsteine mit mineralischen Additiven eine ausreichende Festigkeit bei reduziertem Trocknungsschwinden erreichen und sich als nichttragende Innenwände baupraktisch einsetzen lassen. Sie weisen hohe Schalldämmwerte, eine ausgeprägte Wärmespeicherfähigkeit und ein hohes Kreislaufpotenzial auf. Zudem zeigt die Forschung exemplarisch, wie bestehende industrielle Infrastrukturen für ressourceneffiziente und zirkuläre Bauweisen weitergenutzt werden können, um eine Skalierbarkeit zu ermöglichen.
Florian Soßna
TU Dortmund, Lehrstuhl Werkstoffe des Bauwesens
Welche materialtechnischen Defizite stranggepresster Lehmsteine standen zu Projektbeginn im Vordergrund?
Zu Projektbeginn stand das feuchtigkeitsabhängige Verformungsverhalten durch Quellen und Schwinden im Vordergrund. Diese Verformungen galt es durch Additive zu reduzieren, ohne die Festigkeit negativ zu beeinflussen.
Welche Rolle spielen mineralische Additive für die Steuerung von Festigkeit und Trocknungsschwinden?
Mineralische Additive ermöglichen es, die Packungsdichte der Körner sowie den Tonanteil im Lehmstein zu beeinflussen. So wird die feuchtigkeitsabhängige Verformung durch die geringere Tonmenge reduziert und die Druckfestigkeit durch das optimierte Korngerüst bewahrt.
Wo liegen aus werkstofflicher Sicht die Grenzen einer industriellen Skalierung ungebrannter Lehmsteine?
Die Grenzen der Skalierbarkeit zur industriellen Lehmsteinproduktion in Ziegelwerken sind erreicht, sobald die Trocknung nicht mehr mit Abwärme des Ofens für den Ziegelbrand durchgeführt werden kann. Sobald der Ofen separat befeuert werden muss, fehlen positive Synergien und die Produktion wird energieintensiver, kostenintensiver und damit weniger nachhaltig.
Jutta Albus
Hochschule Bochum, Lehrgebiet Entwerfen und Konstruieren. Nachhaltiges Bauen
In welchen Anwendungsfällen können Hochlochlehmsteine Regipskonstruktionen funktional ersetzen?
Innenwände aus Hochlochlehmsteinen bieten gegenüber Leichtbauwänden aus Rigips deutliche Vorteile. Sie zeichnen sich durch eine hohe Kreislauffähigkeit sowie sehr gute bauphysikalische Eigenschaften aus. Mit einem Schalldämmmaß von 51,8 dB übertreffen sie Rigipswände (47 dB) deutlich. Zudem ermöglichen sie durch ihre hohe Wärmespeicherfähigkeit von 230 kJ/m²K gegenüber 26 kJ/m²K bei Rigips eine wirksame passive Klimaregulation.
Welche konstruktiven Prinzipien sind entscheidend für Rückbaubarkeit und Wiederverwendung?
Für eine kreislaufgerechte Konstruktion der Lehmsteinwand muss bereits bei der Herstellung der Hochlochlehmsteine eine sortenreine Trennbarkeit der Zuschlagstoffe gewährleistet werden. Bei der Wandkonstruktion ist auf einen einfachen Rückbau zu achten. Dazu kann eine Fügung der Steine mittels Lehmmörtel erfolgen, wodurch eine stabile und gleichzeitig reversible Verbindung gewährleistet wird. Alternativ kann als Trockenbauvariante die sog. Stapelbauweise erfolgen. Hierbei werden Lehmsteine ohne Mörtel übereinander gesetzt und durch Holzleisten stabilisiert. Als Oberfläche eignet sich Lehmputz, der einen kreislauffähigen Wandaufbau unterstützt.
Wie verändert der Einsatz massiver Lehm-Innenwände die bauphysikalische Qualität von Gebäuden?
Hochlochlehmsteinwände erreichen aufgrund ihrer hohen Speichermasse eine effiziente Konstruktion, die durch ihre thermische Trägheit zur energetischen Optimierung von Gebäuden beiträgt und den Heiz- und Kühlaufwand reduziert. Darüber hinaus sorgt der Einsatz von Lehmsteinen im Wand- und Bodenbereich für ein stabiles und äußerst behagliches Raumklima sowie eine natürliche Feuchteregulierung.
Welche Bedeutung hat die Gestaltung (Sichtmauerwerk, Oberfläche) für die Akzeptanz im Planungsprozess?
Für die architektonische Qualität spielt der gestalterische Ausdruck einer Innenwand aus Hochlochlehmsteinen eine wesentliche Rolle. Ob als Sichtmauerwerk oder mit Lehmputz versehene Oberfläche – die erkennbare Materialität, ihre Herkunft sowie die handwerkliche Herstellung sind entscheidend für die Akzeptanz der späteren Nutzung. Im Vergleich zu industriell gefertigten Oberflächen sind bei Lehmsteinwänden Unregelmäßigkeiten zu erwarten, die jedoch weniger als Mängel, sondern vielmehr als Ausdruck von Atmosphäre und Authentizität zu verstehen sind. Pflege und Instandhaltung sind dabei erforderlich und in höherem Maße einzuplanen als bei konventionellen Innenwandsystemen.
