Laut Prognosen der Vereinten Nationen werden in gut 30 Jahren fast 70 Prozent der Weltbevölkerung im urbanen Lebensraum Zuhause sein. Mit dieser Entwicklung gewinnt die Integration grüner Flächen in das Stadtgebiet zunehmend an Bedeutung. Durch die geschickte Verbindung von Natur und Technik und die Entwicklung smarter Materialien, Strukturen und Oberflächen kann die Begrünung des urbanen Raums eine Vielzahl positiver Auswirkungen auf den Menschen sowie das Stadt- und Gebäudeklima haben.
Die Urbanisierung führt darüber hinaus zu einem derzeit rasant wachsenden Wohnungsbau, für den jährlich allein in Deutschland rund 600 Millionen Tonnen mineralische Rohstoffe eingesetzt werden. Um künftig das Vorkommen natürlicher Rohstoffe zu schonen und ein nachhaltiges Wachstum der Baubranche zu erreichen, bedarf es neuer Recyclingkonzepte und alternativer Rohstoffquellen für die Bauindustrie. Herausforderungen, für die Fraunhofer UMSICHT auf der Messe BAU 2019 in München innovative Lösungen und Strategien vorstellt.

Substratsystem für vertikales Mooswachstum  

»VerticalGreenMoss« verfolgt die Entwicklung eines Substratsystems zum flächendeckenden, kontrollierten und zeitoptimierten Moosbewuchs in der Vertikalen. Damit beschäftigt sich das Projekt mit einer bislang wenig erforschten Methode. Moose wachsen in ihrem natürlichen Ökosystem zwar häufig vertikal, eine langfristig erfolgreiche gezielt technische Anzüchtung ist bislang jedoch noch nicht gelungen. Im Rahmen der BMBF-Fördermaßnahme »GO-Bio« nimmt sich das Projekt »VerticalGreenMoss« dieser Herausforderung an.

Im Projekt werden relevante Parameter für ein vertikales Mooswachstum in der freien Natur ermittelt und Daten natürlicher Substrate und Standorte erhoben und analysiert. Die Grundlage für die Strukturierung technisch hergestellter Substrate stellen Abformungen natürlicher Oberflächen und die Untersuchung der sich darstellenden Substrattopologie dar. Auf Basis dieser Ergebnisse werden anschließend geeignete Substratoberflächen entwickelt, mittels moderner 3D-Drucktechnik umgesetzt und mit Moosfragmenten oder Sporen angeimpft. Zur Optimierung können die Oberflächen mit Wirksubstanzen – in Kombination mit oder im Anschluss an den 3D-Druck – ergänzt werden. Experimentelle Untersuchungen zur Mooskultivierung liefern valide Daten zum Besiedlungserfolg und zur Ermittlung der Aufwuchsgeschwindigkeit.

Weitere Informationen unter: www.bryo-engineering.com

Nachhaltiges Konzept für urbane Lebensmittelproduktion  

Aufgrund immer mehr dicht besiedelter Ballungszentren werden unbebaute Flächen im urbanen Raum zunehmend weniger. Mit nachhaltigen und ressourcenschonenden Konzepten integriert Fraunhofer UMSICHT unter der Dachmarke »inFARMING®« die Agrarwirtschaft in Gebäuden und ermöglicht damit Nahrungsmittel und Wirkstoffe in einem regionalen und ganzheitlichen Kontext zu produzieren und anzubieten. Für die agrarwirtschaftliche Nutzung stellt das Gebäude oder das Quartier als Ressource dabei Energie, Wasser und Nährstoffe bereit.    

Im institutseigenen Photonik-Labor erforscht und getestet, sorgen innovative Materialien und Kultivierungssysteme, spezifische Lichtszenarien und neu entwickelte Kreislaufverfahren für Nährstoffe, Wasser und Energie für eine effektive Verknüpfung von Produktionssystemen und Gebäudeinfrastrukturen.

Als erstes Referenzprojekt wird der »ALTMARKTgarten« in Oberhausen nach seiner Fertigstellung Anfang 2019 das »inFARMING®«-Konzept im gebäudeintegrierten Dachgewächshaus umsetzen. Im Auftrag der OGM Oberhausener Gebäudemanagement GmbH und in Zusammenarbeit mit der Stadt Oberhausen entsteht dort ein neues Bürogebäude, das durch die Möglichkeit der Produktion von nachhaltigen und regionalen Lebensmitteln auf dem Dach in dieser Form bisher einzigartig in Deutschland ist. Mit den entwickelten Technologien von Fraunhofer UMSICHT können künftig etwa Wasserströme oder Abwärme aus dem Gebäude zur Versorgung der Pflanzen verwendet, Transportwege minimiert, Abfälle reduziert und Stoffkreisläufe effizient geschlossen werden.

Weitere Informationen unter: www.infarming.de

Gefördert wird das Projekt: »Altmarktgarten – Systemlösungen für Grün in der Stadt, Gestaltung und Bau eines gebäudeintegrierten Dachgewächshauses zur nachhaltigen Pflanzenproduktion und als Nukleus für städtebauliche Kultur- und Innovationsprozesse« durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit im Rahmen des Bundesprogrammes »Nationale Projekte des Städtebaus«.

Aus Bauschutt werden homogene Bauprodukte

Insbesondere der städtische Wohnungsbau trägt dazu bei, dass es in Deutschland derzeit einen Bauboom zu verzeichnen gibt. Für den Bau werden meist Primärrohstoffe wie Sand oder Kies eingesetzt, da jährlich nur fünf Prozent des Bauschutts als hochwertiges Produkt für den Einsatz im Hochbau in die Bauwirtschaft zurückgeführt werden. Der anfallende Bauschutt landet meist im Straßen- und Wegebau und je nach Schadstoffbelastung oft auch auf Deponien und ist damit einer neuerlichen Wertschöpfung in zirkulären Geschäftsmodellen endgültig entzogen.
Das Fraunhofer-interne Projekt »BauCycle« entwickelt eine ganzheitliche Recyclingstrategie für feinkörnigen Bauschutt mit dem Ziel, heterogenen Bauschutt wieder in homogene Bauprodukte überführen zu können. Dadurch soll der Einsatz von Primärrohstoffen reduziert, ein nachhaltigeres Bauen ermöglicht und auch der Verknappung von Deponieraum und zunehmendem Flächenverbrauch entgegengewirkt werden.

Parallel arbeitet das Forschungskonsortium aus vier Instituten an der Umsetzung einer dynamischen Marktplattform, die das Angebot von Recyclingfirmen und den Bedarf von Unternehmen, die Recyclingmaterial verarbeiten können, miteinander verbindet. Ziel ist es dabei, die in Quantität und Qualität schwankenden und an unterschiedlichen Orten generierten Sekundärrohstoffe aus Abbruchmaßnahmen mit etablierten Produktionsprozessen der Baustoffindustrie zu verbinden. Damit schafft »BauCycle« nicht nur neue Wertstoffe für den Bausektor, das Projekt kombiniert auch die drei Geschäftsfelder Produktentwicklung, Sortiertechnologie und Vermarktung. Seit 2016 arbeiten Fraunhofer UMSICHT, Fraunhofer IBP, Fraunhofer IML und Fraunhofer IOSB gemeinsam an der Verwertungsstrategie, die in Teilen auch in anderen Branchen, etwa im Glasrecycling oder der Bergbauindustrie, ihren Einsatz finden kann.

Weitere Informationen unter: www.baucycle.de

Fraunhofer UMSICHT stellt auf der BAU 2019 im Rahmen des Gemeinschaftsstands der Fraunhofer-Gesellschaft aus (Halle C2, Stand Nr. 528). Unser Team freut sich auf ihren Besuch.