Holz und Lehm vereint: Büroneubau der Erne AG Holzbau in Stein, Projektpartner von ‹Think Earth›.
Bild Bernhard Strauss/Erne AG Holzbau 

Es ist hinlänglich bekannt, dass die Bauwirtschaft mit ihren Treibhausgasemissionen erheblich zum Klimawandel beiträgt. Weniger klar ist jedoch, wie sich der CO2-Ausstoss am besten reduzieren liesse. Einen vielversprechenden Ansatz verfolgt das Flagship-Projekt ‹Think Earth – Regeneratives Bauen› von Innosuisse. Hier setzt ein breites Konsortium unter der Leitung der ETH Zürich auf moderne Bautechniken mit Holz und Lehm, um die Umweltauswirkungen im Bauwesen zu verringern.

Die Kombination dieser umweltfreundlichen Materialien verstärkt ihre jeweiligen 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 sollen in verschiedenen Teilprojekten effiziente und skalierbare Bauweisen entwickelt werden, um das klimaneutrale Bauen und Wohnen voranzubringen.

Hirnschmalz für Holzverbindungen

Holz ist zwar eine erneuerbare natürliche Ressource, doch um es im Bauwesen nachhaltig nutzen zu können, muss es wiederverwendet werden. Derzeit liegt die Wiederverwendungsrate von Holz bei lediglich rund 8% – im Rahmen des Flagship-Projekts soll sie mit Hilfe weiterer regenerativer Materialien wie erdbasierter Baustoffe auf das Zehnfache steigen.

Dabei spielen Holzverbindungen eine wichtige Rolle. Denn Holztragwerke sind auf die Verbindung einzelner Bauteile angewiesen. Diese sind laut Empa-Forscher Pedro Palma genauso wichtig wie die Holzbauteile selbst: ‹Die Verbindungen sorgen für Kontinuität und verbessern das strukturelle Verhalten durch Eigenschaften wie etwa die Fähigkeit, sich zu verformen und Energie abzuleiten, welche die Holzbauteile selbst nicht bieten können.›

In einem Teilprojekt arbeitet die Empa-Abteilung Ingenieurstrukturen mit Forschenden der ETH Zürich, der Berner Fachhochschule BFH und 13 Industriepartnern an der Demontage und Wiederverwendung von Holzverbindungen. Gleichzeitig entwickeln sie digitale Werkzeuge, die diesen Prozess unterstützen und so die Kreislaufwirtschaft stärken.

Schwinden bei Lehm verhindern

Erdbasierte Baustoffe haben eine gute CO2-Bilanz; Roherde ist nahezu unbegrenzt verfügbar. Allerdings werden sie häufig nur für kleinere Anwendungen wie Ziegel verwendet, da ihre Struktur beim Trocknen schwindet und sich Risse bilden. Um dies zu vermeiden, sind laut Pietro Lura, Leiter der Empa-Abteilung Beton und Asphalt und Professor an der ETH Zürich, geeignete Zusatzstoffe entscheidend.

‹Lehm kann laufend wiederverwendet werden, solange er unverändert bleibt. Sobald aber ein mineralischer Stabilisator beigemischt wird, verschlechtern sich die Energiebilanz und die Rezyklierbarkeit.› Um dieses Problem zu lösen, arbeiten Forschende der ETH Zürich und der Empa zusammen mit Industriepartnern an biobasierten und biologisch abbaubaren Zusatzstoffen. Die Forschenden testen deren Fähigkeit, das Schwinden zu reduzieren, während die Rezyklierbarkeit sowie die Wasseraufnahme erhalten bleiben.

‹Die grosse Herausforderung besteht darin, funktionierende Zusatzstoffe zu finden, die sowohl aus natürlichen Rohstoffen bestehen als auch biologisch abbaubar sind›, sagt Yi Du, Forscher an der Empa und an der ETH Zürich. Die vielversprechendsten Zusatzstoffe werden in grossem Massstab getestet, um mit grüner Chemie rissfreie Lehmbaustoffe herzustellen und den Erdaushub zu verringern.

Links www.empa.ch | www.ethz.ch