Die Wert­stoff­bör­se aus dem For­schungs­la­bor

Die Aussenfassade ist in bunte Kupferblechplatten eingepackt, die früher ein Hoteldach in Österreich geschützt haben. In den Innenwänden steckt teilweise Karton alter Getränkepackungen. Die Dämmung dazwischen besteht aus Fasern einstiger Bluejeans. Die massiven Türgriffe stammen aus einem Bankgebäude in Brüssel. Und auch Duschkabine und Küchenplatte sind aus Materialien, die in Dübendorf ihren nächsten Lebenszyklus beginnen.

Anfang Februar haben die Empa, Werner Sobek und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ihre gemeinsame Forschungseinheit «UMAR – Urban Mining and Recycling» eröffnet. Es handelt sich um ein Wohnmodul mit 3.5-Zimmern, das in das zweite Obergeschoss am Forschungshub NEST eingeschoben und «zu 100% rezyklierbar» ist. Sämtliche Materialien und Baustoffe für Hülle, Haustechnik und Inneneinrichtung sind entweder weiterverwendet, wiederverwertet oder rezykliert. Ein kleiner Anteil entfällt auf handelsübliche Produkte, die jedoch einem schon heute etablierten Recylingkanal zuführbar sind.

Trotzdem ist die neueste NEST-Einheit weder originelle Baustoffbörse noch kunterbuntes Brockenhaus. Der hochwertige Ausdruck und eine ansprechende Gestaltung sind gemäss Architekt Werner Sobek wichtige Anliegen im Forschungsprojekt: «Nachhaltig bauen heisst wenig Material konsumieren und keinen Abfall produzieren. Allerdings muss das Resultat auch atemberaubend schön sein, um von den Nutzern akzeptiert zu werden.» (vgl. TEC21 51-52/2017)

Dauerhaftigkeit auf dem Prüfstand

Rund drei Jahre haben die Forschungspartner zusammen mit Vertretern der Baustoffindustrie Ideen entwickelt. Entstanden ist ein Modulsystem für das kreislaufgerechte Bauen, das vorfabriziert werden kann. Das nun eröffnete, von zwei Studierenden bewohnbare Zwischendeck enthält eine Mischung aus bewährten Baumaterialien und spannenden Eigenentwicklungen. Auch die Möbel und Einbauten sind vollumfänglich wiederverwertbar. Mit dem Teppichlieferanten wurde sogar ein Leihvertrag ausgehandelt, wonach das Textilgewebe als Rohstoff in den Produktionszyklus zurückgebracht werden kann.

Dirk Hebel, Professor für Nachhaltiges Bauen am KIT, nennt zwei Forschungsabsichten, die in den nächsten rund fünf Jahren verifiziert werden sollen. «Einerseits steht die Dauerhaftigkeit der neuen Baustoffe auf dem Prüfstand.» Was eingebaut wurde, hat die gesetzlichen Vorgaben und geltenden Normen zu erfüllen, bestätigt KIT-Projektleiter Felix Heisel. Andererseits gehe es um den Aufbau eines Wissenspool: Sämtliche Materialien sind in einer Bibliothek vor Ort und auf der Projektwebseite dokumentiert. Die Produkte stammen aus der Schweiz, Europa sowie aus Amerika und Asien.

Vor allem mineralischer und organischer Herkunft

Zwar ist Recycling ein beliebtes Argument für die Bauwirtschaft, um das ökologische Engagement zu unterstreichen. Immer wieder betonen Branchenverbände die hohe Wiederverwertungsquote in der Massenbilanz. Wird jedoch genau analysiert, welche Bauabfälle für den Hochbau nicht mehr genügen und nur noch als Füllmaterial taugen, so sinkt der Recyclinganteil deutlich unter 10 %. Im UMAR-Projekt wurde daher eine strenge Auswahl der Einzelbestandteile getroffen.

In den vergangenen drei Jahren haben die Forschungspartner den Fundus verfügbarer Recyclingbaustoffe akribisch gesichtet: Neben den Rezyklaten werden hauptsächlich Produkte mineralischer und organischer Herkunft verwendet. Ein Auswahlkriterium war, sämtliche Materialien müssen sortenrein rückbaubar sein. Der Spiegel im UMAR-Bad ist deshalb aus poliertem Edelstahl, als Alternative zu den sonst üblichen beschichteten, schlecht wiederverwertbaren Gläsern.

Die Hauptstruktur des Wohnmoduls ist ein industriell gefertigter Holzelementbau. Viele andere Zutaten stammen direkt aus dem Materialforschungslabor. Unter anderem sind neuartige Myzelium-Biowerkstoffe im Einsatz, die aus Pilzwurzeln und Holzfasern gefertigt werden. Dagegen ist die Menge der ebenfalls wiederverwerteten Kunststoffe überschaubar und auf Dampfsperren und Wasser abweisende Oberflächen im Bad beschränkt. Eine Ökobilanz liefert erste Nachweise, dass dieser Recyclingansatz auch weniger graue Energie beansprucht: Der Primärenergiebedarf für die Erstellung ist etwa halb so gross wie bei Standardbauten, so das Ergebnis einer Masterarbeit an der Empa in St. Gallen.

Reversible Konstruktionsprinzipien

Gemäss Dirk Hebel kann die Kreislaufwirtschaft aber nur geschlossen werden, wenn der spezifisch ausgewählte Materialfundus reversibel eingebaut wird. Dichtstoffe, Schäume, Klebstoffe und Silikonprodukte sind deshalb tabu. Sämtliche Verbindungen können einfach rückgängig gemacht werden. «Die Materialien sind nicht verklebt, sondern gesteckt, verschränkt oder verschraubt», sagt KIT-Projektleiter Heisel. Und anstatt die Zwischenmauer mit Mörtel zu binden, sind die Recyclingbacksteine an Metallstäben aufgespiesst.

Somit ist gewährleistet, dass das Forschungsmodul im wahrsten Sinn des Wortes temporär bleibt: In fünf Jahren soll der UMAR-Baukörper restlos demontiert sowie rückstandsfrei wiederverwendet oder -verwertet werden können. Für die jetzigen Zutaten sind dannzumal die nächsten biologischen und technischen Stoffkreisläufe zu finden.

Urban Mining and Recycling Unit (UMAR) 

Beteiligte
Werner Sobek, Werner Sobek Group
Dirk E. Hebel, Felix Heisel, Karlsruher Institut für Technologie

Materialliste unter: http://nest-umar.net