Dämmmaterial aus organischen Abfällen bindet CO2 dauerhaft

Forschende aus der Schweiz arbeiten an einem neuartigen Dämmmaterial, das einerseits als Kohlenstoffdioxid-Senke wirkt, andererseits nach der Nutzung an Gebäuden die Fruchtbarkeit von Böden in der Landwirtschaft erhöhen kann.

Empa-Forschende wollen ein neuartiges Dämmmaterial aus pflanzlichen Rohstoffen oder Abfällen entwickeln, das das darin enthaltene CO₂ durch eine spezielle Hitzebehandlung dauerhaft bindet – und somit als Kohlenstoffdioxid-Senke fungiert. Und: Nach dem Rückbau der Gebäude kann diese „Pflanzenkohle“ mitsamt dem darin gebundenem CO₂ auch noch im Ackerbau eingesetzt werden, um die Fruchtbarkeit der Böden zu erhöhen. Die Idee überzeugte gleich mehrere Förderinstitutionen, die das Konzept nun finanziell unterstützen.

„Graue“ Treibhausgasemissionen reduzieren

Der Gebäudebereich ist der materialintensivste Sektor und einer der wichtigsten Treiber des globalen Klimawandels. Er ist verantwortlich für rund 40 Prozent des globalen Energieverbrauchs, für 30 Prozent der Treibhausgasemissionen und sorgt in der EU für 36 Prozent des anfallenden Abfalls.

Nachdem in den letzten Jahrzehnten erhebliche Anstrengungen unternommen wurden, damit Gebäude weniger Energie verbrauchen, und im Betrieb des Gebäudeparks vermehrt erneuerbare Energie eingesetzt wird, haben sich die Treibhausgasemissionen hier merklich reduziert. Über den gesamten Lebenszyklus von Gebäuden spielt jedoch deren Erstellung sowie die Herstellung der Baustoffe ebenfalls eine wesentliche, im Vergleich zum Betrieb aber noch wenig beachtete Rolle.

Bei modernen Gebäuden sind die „grauen“ Treibhausgasemissionen, die auf die Erstellung des Gebäudes zurückgehen, ähnlich hoch wie die Emissionen aus dem Betrieb. Daher haben Baumaterialien, die der Atmosphäre langfristig CO₂ entziehen, großes Potenzial, den ökologischen Fußabdruck von Gebäuden zu senken.

Wie sich CO₂ langfristig binden lässt

Ein neues Forschungsvorhaben von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Dr. Jannis Wernery vom „Building Energy Materials and Components Lab“ der Empa (Dübendorf/Schweiz) basiert auf der Idee, Kohlenstoffdioxid in neu entwickelten Dämmstoffen langfristig zu binden. Dazu sollen pflanzliche Rohstoffe – idealerweise Abfallprodukte aus der Land- und Forstwirtschaft – zu Dämmmaterialien für Gebäude verarbeitet werden.

Der größte Teil des in der Biomasse gebundenen Kohlenstoffs, den die Pflanzen während ihres Wachstums in Form von CO₂ aus der Atmosphäre aufgenommen und gebunden haben, kann durch eine spezielle Hitzebehandlung dauerhaft fixiert werden; er bleibt in der so entstandenen „Pflanzenkohle“ während der gesamten Lebensdauer des Gebäudes – und sogar weit darüber hinaus – gebunden: Wird dieses zurückgebaut, kann die Pflanzenkohle nämlich direkt in Äcker eingebracht werden. Dort erhöht sie die Fruchtbarkeit des Bodens und bleibt über Jahrhunderte bis Jahrtausende stabil – im Gegensatz zu anderen pflanzlichen Baustoffen, etwa Holz oder Zellulosedämmung, die bei der Verrottung oder thermischen Verwertung das gespeicherte Kohlenstoffdioxid wieder freisetzen.

Dämmmaterialien, die sich als Dünger eignen

„Bis die Idee in die Praxis umgesetzt werden kann, gibt es aber noch viel zu tun“, sagt Physiker Wernery, der sich mit seiner Forschungsgruppe an der Empa auf die Erforschung und Entwicklung von Dämmstoffen spezialisiert hat und für diesen neuen Ansatz auch mit Forschenden an der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) zusammenarbeitet. Dabei ist es unter anderem wichtig sicherzustellen, dass sämtliche Inhaltsstoffe der neuartigen Dämmmaterialien für eine spätere Verwendung als „Dünger“ geeignet sind; ein marktfähiges Dämmmaterial muss natürlich auch in puncto thermischer Isolation mit etablierten Produkten mithalten können sowie zudem einen ausreichenden Brandschutz gewährleisten.

Empa-Forscher Wernery ist überzeugt, dass Pflanzenkohledämmung die CO₂-Bilanz der Schweiz künftig deutlich verbessern könnte – wenn es gelingt, dieses anspruchsvolle „Anforderungsprofil“ zu erfüllen. Eine erste Analyse habe gezeigt, dass sich durch einen realistischen Teilersatz konventioneller Dämmstoffe wie EPS oder Mineralwolle durch Pflanzenkohle gut eine halbe Million Tonnen CO₂-Äquivalente jährlich einsparen ließe, einerseits durch Vermeidung von Emissionen bei der Produktion der konventionellen Materialien, andererseits durch die Langzeitspeicherung des Kohlenstoffdioxids in der Pflanzenkohle. Dies entspricht gut einem Prozent der gesamten Schweizer Treibhausgasemissionen.