Pflanzliche Dämmstoffe als CO₂-Senke?

Empa mit neuartigem Dämmmaterial aus pflanzlichen Rohstoffen oder Abfällen

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 CO₂-Senke fungiert. Und: Nach dem Rückbau der Gebäude kann diese Pflanzenkohle mitsamt dem darin gebundenen CO₂ auch noch im Ackerbau eingesetzt werden, um die Fruchtbarkeit der Böden zu erhöhen. Die vielversprechende Idee überzeugte gleich mehrere Förderinstitutionen, die das Konzept nun finanziell unterstützen.

Der Gebäudebereich ist der materialintensivste Sektor und einer der wichtigsten Treiber des globalen Klimawandels. Er ist verantwortlich für rd. 40 % des globalen Energieverbrauchs, für 30 % der Treibhausgasemissionen und sorgt in der EU für 36 % 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 spielen 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 Wissenschaftler:innen um Jannis Wernery vom Building Energy Materials and Components Lab der Empa basiert auf der Idee, CO₂ 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 CO₂ wieder freisetzen.

„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 u. a. 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 hat gezeigt, dass sich durch einen realistischen Teilersatz konventioneller Dämmstoffe wie EPS oder Mineralwolle durch Pflanzenkohle gut eine ½ Mio. t CO₂-Äquivalente jährlich einsparen ließe, einerseits durch Vermeidung von Emissionen bei der Produktion der konventionellen Materialien, andererseits durch die Langzeitspeicherung des CO₂ in der Pflanzenkohle. Dies entspricht gut1 % der gesamten Schweizer Treibhausgasemissionen.