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Kunst am Baustoff

Von der Schutthalde zum Haus

Kunst am Baustoff: Von der Schutthalde zum Haus
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 Fotos: Jens Volle 

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Datum:

In großem Stil forscht die Wissenschaft daran, Abfälle der Bauwirtschaft in einen klimafreundlichen Ersatz für Beton zu verwandeln. Drei junge DesignerInnen führen in einer Ausstellung im Stuttgarter Hospitalhof vor, was sich aus Schuttbergen Ansehnliches gestalten lässt.

Ein Ziegelrot. Ein helles Blau. Ein blasses Ocker. In der Ausstellung im Hospitalhof dominieren sanfte Farben. Aber ist das Kunst? Oder eine Baustoff-Mustersammlung? Im Halbrund ist eine Ziegelwand aufgeschichtet. Schwere, dunkle Steine greifen passgenau ineinander wie manchmal in alten Natursteinmauern. An der Wand hängen abstrakte Bilder.

Es geht um ein Material, einen Baustoff. Der allerdings nicht in seinen technischen Eigenschaften vorgestellt wird, sondern in seiner Ästhetik, seinen gestalterischen Potenzialen. Das junge Designertrio Anima Ona führt den BesucherInnen die eigene Herangehensweise vor Augen. Während eines Graduiertenstipendiums an der Stuttgarter Kunstakademie, wo sie sich im Studium kennengelernt hatten, suchten Freia Achenbach, June Fàbregas und Carlo Kurth nach einem Material, einer Ressource, die bisher nicht genutzt wird. So kamen sie auf: Geopolymere. "Geopolymere werden heute als CO2-einsparende und nachhaltige Alternative zu Beton beforscht", steht in der Broschüre zur Ausstellung.

Das Geheimnis der Pyramiden

Geopolymere sind keineswegs neu. Sagt zumindest der französische Chemiker Joseph Davidovits bereits seit den 1970er-Jahren. In antiken Bauten im bolivianischen Tiwanaku, auf 4.000 Meter Höhe, wurden 180 Tonnen schwere Steine verbaut, die es in der Umgebung gar nicht gibt. Neuere französisch-amerikanische Forschungen stellen zur Diskussion, dass es sich auch bei den Steinblöcken der ägyptischen Pyramiden um Geopolymere handeln könnte. Wenn das zuträfe, wäre damit das Rätsel gelöst, wie die in Einzelfällen bis zu 40 Tonnen schweren Steine in die Höhe geschafft wurden.  (ana)

Klimakiller: Bauen mit Beton

Sechs Milliarden Tonnen Zement werden weltweit jedes Jahr produziert. Dabei entstehen acht Prozent der menschengemachten Treibhausgase. Das Bauen mit Beton ist somit ein Klimakiller, "der jährlich mehr Kohlendioxid freisetzt als der weltweite Flugverkehr", steht auf der Website der Technischen Universität Darmstadt. Mit Geopolymeren beschäftigt sich dort Eduardus Koenders, der Leiter des Instituts für Werkstoffe im Bauwesen. Der Niederländer erklärt: Hauptbestandteil von Zement ist Calciumoxid (CaO), auch gebrannter Kalk genannt, weil es im Kalkbrennofen bei hohen Temperaturen um 1.450 Grad Celsius aus Kalk (CaCO3) hergestellt wird. Dabei wird CO2 freigesetzt und dieser Umstand, so Koenders, ist für 60 Prozent der bei der Zementherstellung entstehenden Klimagase verantwortlich. Die anderen 40 Prozent kommen durch den Energieverbrauch beim Brennen zustande.

Zement ist das Bindemittel, das den Beton, häufig auch Estrich, Mörtel und Putz, zusammenhält. Wenn es gelänge, ein anderes Bindemittel, einen anderen Rohstoff als Kalk zu finden, könnte der 60-Prozent-Anteil entfallen und vielleicht auch die hohen Temperaturen zum Brennen. Das ist die Grundidee hinter den Geopolymeren, die mit Beton vergleichbare Festigkeiten erreichen. Geopolymere entstehen, wenn geeignete reaktionsfähige, pulverisierte Feststoffe mit einer basischen Lösung reagieren.

Die DesignerInnen von Anima Ona haben das mit verschiedenen Ausgangsstoffen ausprobiert: Bauschutt, Sandsteinabfälle von der Renovierung zweier Kirchen, Erdaushub aus der Stuttgart-21-Baustelle, Marmorabfälle aus der Grabsteinproduktion. Daher kommen auch die verschiedenen Farben: Das ziegelrote Material ist beispielsweise aus zermahlenen Abbruchziegeln hergestellt, das dunkelgraue aus Basalt. "Es sind eigentlich immer Siliziumoxide und Aluminium- oder Eisenoxide", analysiert June Fàbregas. Materialien dieser Art sind überall auf der Erde reichlich vorhanden. Sie werden dann mit einer basischen Lösung aktiviert, zum Beispiel mit NaOH (Natronlauge).

Sand könnte in der Zukunft an Stränden bleiben

Wer am hinteren Ende der Ausstellung anfängt, kann dies Schritt für Schritt nachvollziehen. Auf Bruchstücke verschiedener Steine und Ziegel folgt ein sogenannter Backenbrecher, der das Gestein zermalmt. Die zerkleinerten Ausgangsstoffe sind sodann zu kleinen Kegeln aufgeschüttet – in zwei Körnungen: das pulverisierte Gestein reagiert mit der Aktivierungslösung und wird sehr fest. Die gröberen Körnungen dienen dagegen als Füllstoff. Sand, der in der Betonherstellung bereits knapp zu werden droht, ist hier also nicht nötig.

In einem Workshop am kommenden Samstag zeigen die drei, wie man Geopolymere selbst herstellen und verarbeiten kann. Im nächsten Schritt möchte Anima Ona eine kleine, mobile Produktionsstraße aufbauen, um mit dem Backenbrecher, einer Mischanlage und vielleicht einem 3-D-Drucker das Material unmittelbar vor Ort zu verarbeiten, dort, wo die Rohstoffe anfallen. Eine mögliche Anwendung, sagt Freia Achenbach, könnten Außenmöbel sein, die das Trio eventuell über Galerien verkaufen will.

Mit solchen kleinen Dingen lässt sich der Klimawandel nun freilich noch nicht aufhalten. Die "Myriaden Kubikmeter" Beton, wie Professor Koenders sich ausdrückt, die weltweit jährlich verbaut werden, durch ein anderes Material zu ersetzen, ist eine enorme Herausforderung. Koenders hat bereits vor fünf Jahren ein Symposium zum Thema veranstaltet. Er hat mit Metakaolin als Ausgangsstoff angefangen, das aus Porzellanerde (Kaolin) gewonnen wird und sich zur Herstellung von Geopolymeren gut eignet.

Wenn es aber darum geht, das auf der ganzen Welt in ausreichender Menge vorhandene Kalkgestein zu ersetzen, müssen noch andere Rohstoffquellen erschlossen werden. Kandidat Nummer zwei, sagt der Professor, sei Ton. Der muss allerdings aktiviert werden, und seine Zusammensetzung ist nicht überall gleich. Als weitere Ausgangsstoffe kommen Hüttensand, ein Abfallprodukt der Hochöfen der Eisenindustrie, oder Flugasche in Frage. Flugasche fällt in Kohlekraftwerken an. Wenn sie abgeschaltet werden, steht davon sehr viel weniger zur Verfügung.

Mehr als die Hälfte des deutschen Abfalls ist Bauschutt

"Viel interessanter", sagt Koenders, "und vor allem nachhaltiger wäre es, wenn Geopolymere aus Bauschutt zurückgebauter Bauwerke hergestellt werden könnten. Im Kontext der Kreislaufwirtschaft im Bauwesen könnte der Bauschutt als neuer Rohstoff dienen und müsste nicht deponiert werden." 230 Millionen Tonnen Bauschutt landeten in Deutschland im Jahr 2019 auf den Schutthalden: mehr als die Hälfte der gesamten Abfallmenge. Würde er wiederverarbeitet, würde das auch die Deponien entlasten.

Bauschutt ist aber alles andere als ein homogenes Material. Um einen Rohstoff für ein Geopolymer daraus zu machen, der auch für den Brücken- und Hochhausbau geeignet ist – und prinzipiell sind Geopolymere das –, muss, so Koenders, "zunächst labortechnisch untersucht werden, wie viel Reaktionspotenzial noch in den Abbruchmaterialien vorhanden ist und ob dieses zur Reaktion hin zu einem Geopolymer ausreicht oder ob wiederum neue Energie durch Brennprozesse hinzugefügt werden muss". Wenn das Material aufwendig homogenisiert werden muss, wächst der Energieaufwand.

Bis Geopolymere in großem Stil einsatzfähig sind, wird noch einige Zeit vergehen – Koenders rechnet mit den nächsten Jahrzehnten. "Das ist knallharte Forschung", sagt der Niederländer. "Wir haben es jetzt mit den Folgen der Fehler zu tun, die wir vor dreißig Jahren gemacht haben", unterstreicht er. Damals wurde kein Gedanke daran verschwendet, was mit den Baumaterialien nach dem Abbruch passiert. Am besten wäre, wie der Bund Deutscher Architektinnen und Architekten (BDA) es fordert, nur noch in Ausnahmefällen abzureißen und stattdessen die bestehenden Bauten den heutigen Anforderungen entsprechend umzubauen. Die tragende Struktur, etwa bei Stahlbetonbauten, lässt sich in aller Regel ohne Weiteres mit einer neuen, klimagerechten Fassade versehen, dafür gibt es genügend Beispiele.

Wie wird aus Schutt belastbares neues Material?

Die zweitbeste und bei heutigen Neubauten vorzuziehende Lösung wäre, alle Gebäude gleich so zu bauen, dass sie in ihre Einzelteile zerlegt und diese an anderer Stelle wiederverwendet werden können, wie es zum Beispiel Werner Sobek von der Deutschen Gesellschaft für nachhaltiges Bauen propagiert. "Um eine Kreislaufwirkung zu erreichen", so Koenders, "muss bereits der Baustoff selbst und daraus hergestellte Bauteile so designt werden, dass zum Zeitpunkt des Rückbaus eine möglichst sortenreine Trennung einzelner Bauteilkomponenten möglich wird."

Wenn das aber auch nicht geht, weil die Häuser nun mal nicht so gebaut sind, bleibt als dritte Alternative, die Materialien, aus denen sie bestehen, wiederzuverwerten. Hier kommen nun all die Schwierigkeiten ins Spiel, mit denen es die Geopolymer-Forschung zu tun hat. Wie schafft man es, aus den unsortierten Schuttbergen ein Material zu generieren, das verlässlich alle Anforderungen erfüllt? Denn natürlich müssen alle Eigenschaften, wenn auch größere, tragende Konstruktionen damit gebaut werden, genormt und zertifizierbar sein, andernfalls werden Geopolymere den Beton nicht in großem Umfang ersetzen können.

Wie beim Lehmbau, nur stabiler

Für Anima Ona spielt das keine entscheidende Rolle. Die Designer beschränken sich auf die Frage, wie sie Geopolymere im Rahmen ihrer eigenen Möglichkeiten nutzen können, welche gestalterischen Möglichkeiten das Material eröffnet. Auf die Ziegelwand kamen sie zum Beispiel durch den Ort der Ausstellung, die Ziegelwände des Hospitalhofs.

Geopolymere können aber auch mit den Händen geformt werden, wenn die Mischung halb ausgehärtet ist – dann allerdings kommt ätzende Natronlauge nicht als Aktivator in Frage. Damit eröffnen sich Möglichkeiten der plastischen Gestaltung, wie sie bisher eigentlich nur der Lehmbau bietet. Mit dem Unterschied, dass Geopolymere wasserfest, stärker belastbar und dauerhafter sind.

Anima Ona machen die Eigenschaften des Materials sinnlich erfahrbar, ja, im wörtlichen Sinne greifbar. So tragen sie dazu bei, Aufmerksamkeit auf das Material zu lenken. Der Hospitalhof ist dafür ein idealer Ort, viel besser als etwa ein Kunstmuseum, sagt Carolin Wurzbacher, die Kuratorin der Ausstellung. Ein bunt gemischtes Publikum kommt zu den Veranstaltungen, in denen es häufig auch um Nachhaltigkeit geht. Wie nebenbei erhalten die Besucher so einen Eindruck von dem noch viel zu wenig bekannten Material.


Info:

Die Ausstellung "In Fülle … Transformation zum Geopolymer" läuft bis zum 21. Mai und ist zu den Öffnungszeiten des Hauses, werktags von 10 bis 18 Uhr und sonntags von 10 bis 13 Uhr zu besichtigen. Workshop: Samstag, 30. April ab 11 Uhr, 40 Euro, Studierende 10 Euro. Mehr dazu dort.


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2 Kommentare verfügbar

  • Klaus Zerkowski
    vor 3 Wochen
    Antworten
    Leider arbeitet Putin gerade heftig daran, ein möglichst grosses Experimentierfeld für Geopolymere zu schaffen. Wie Goethe schon sagte "Dem Bösen liegt das Gute inne".
    Den RömerInnen war die Wiederverwendung von Steinen auch geläufig, aber die hatten ja auch keine Baumärkte.
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