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Städte als Kohlenstoffsenke
Pflanzenkohle mit hervorragenden Dämmeigenschaften
 
Pflanzenkohle ist ein hochporöses, aus pflanzlichen Reststoffen hergestelltes Material. Verwendung findet es als Bodenverbesserer in der Landwirtschaft, als Futterzusatz in der Tierhaltung, als Reduktionsmittel in der Metallurgie, zur Reinigung von Abwässern, als Adsorber in Sportkleidung, aber auch als Halbleiter in der Elektronik und für Batterien. Neueste Entwicklungen am Ithaka Institut rücken nun die Nutzung von Pflanzenkohle auch als Baumaterial in den Fokus. Denn Pflanzenkohle hat nicht nur hervorragende Dämmeigenschaften und fungiert als Feuchtigkeitspuffer, sie ermöglicht auch die Umwandlung von Gebäuden zu Kohlenstoffsenken. Mit jeder Tonne Pflanzenkohle in einer Gebäudehülle bleibt das Äquivalent von einer Tonne CO2 langfristig der Atmosphäre entzogen, da der Kohlenstoff der Pflanzenkohle ursprünglich von Pflanzen aus der Atmosphäre aufgenommen wurde, mikrobiell aber nur im Laufe von Jahrtausenden abgebaut werden kann.

Pflanzenkohle wird durch Erhitzung von Biomasse auf 400 bis 800 °C unter Ausschluss von Sauerstoff hergestellt. Dies geschieht mittels sogenannter Pyrolyseverfahren in einem kontinuierlichen, technisch kontrollierten Prozess, der ohne Zufuhr externer Energie abläuft. Das dabei entstehende Material weist spezifische, sich auf unzählige Nano-, Mikro- und Mesoporen verteilende Oberflächen von über 300 m2 pro Gramm auf. Die Fähigkeit, in diesen Poren sehr wirksam Wasser zu speichern, macht die Pflanzenkohle zu einem effizienten Feuchtigkeitspuffer. Die Poren halten auch grosse Mengen Luft quasi unbeweglich in sich fest, wodurch die Pflanzenkohle zu einem der besten derzeit bekannten Isolationsmittel wird.

Kompostierbarer Bauschutt
Pflanzenkohle besitzt eine extrem niedrige Wärmeleitfähigkeit und kann bis zum Fünffachen ihres Eigengewichts Wasser aufnehmen. Dank dieser Eigenschaften eignet sie sich hervorragend zur Isolation und Regulierung der Luftfeuchtigkeit in Gebäuden. In Verbindung mit Lehm, aber auch mit Kalk- sowie Zementmörtel kann Pflanzenkohle Wandputzen oder auch Ziegeln und Betonbauteilen mit Volumenanteilen bis zu 80 Prozent zugesetzt werden. So entstehen hervorragend isolierende, atmungsaktive Wände, die sommers wie winters die Luftfeuchtigkeit der Räume im Optimalbereich von 45 bis 70 Prozent zu halten vermögen. Auf diese Weise wird nicht nur zu trockene Raumluft verhindert, die zu Atemwegserkrankungen und Allergien führen kann, sondern auch Kondenswasser, das üblicherweise an den Wärmebrücken und Aussenwänden entsteht und zu Schimmelbildung führt.

Auch im Aussenbereich können Kohle-Spritzputze bis zu 20 cm dick aufgespritzt werden. Dank des auf Pflanzenkohle basierenden Isolationsmaterials können Häuser so zu langfristigen Karbonsenken werden und ermöglichen zugleich ein gesünderes Raumklima. Werden die Häuser eines Tages zurückgebaut, kann der Pflanzenkohle-Lehm oder Pflanzenkohle-Kalkputz direkt als wertvoller Kompostzuschlag verwendet werden, womit sich der Kohlenstoffkreislauf auf natürliche Weise fortsetzt.

Gesundes Raumklima
Die Kohle-Lehmputze adsorbieren auch Geruchs- und Giftstoffe, was nicht nur im Küchenbereich oder bei Rauchern für deutlich bessere Raumluft sorgt. Neben Wohngebäuden eignen sich Kohle-Lehmputze insbesondere für Lager-, Industrie- und Stallgebäude sowie für Schulen, Universitäten, Krankenhäuser und andere Räume, wo sich häufig viele Menschen längere Zeit aufhalten. Es lässt sich vermuten, dass sich durch das verbesserte Raumklima die Konzentrationsfähigkeit der Menschen in Seminarräumen, Bibliotheken, Büros und Klassenzimmern erhöht. Pflanzenkohle absorbiert zudem sehr effizient elektromagnetische Strahlung, wodurch sich dicke Kohle-Lehmwände hervorragend zur Verhinderung von Elektrosmog-belastungen eignen.

Rezept des Pflanzenkohle-Lehmputzes
Abgemagertem Lehm werden 30 bis 50 Prozent Pflanzenkohle zugemischt. Im Vergleich zu üblichen Lehmputzen wird dabei der Sandgehalt reduziert. Das Pflanzenkohle-Lehm-Gemisch enthält dann auf das Volumen bezogen 50 Prozent Pflanzenkohle, 30 Prozent Sand und 20 Prozent Ton. Diese Mischung kann sowohl für Spritzputze als auch für traditionelle Anwurftechniken verwendet werden. Für den Unter- und Zwischenputz empfiehlt es sich, neben der Feinfraktion auch grössere Pflanzenkohlestücke mit Durchmessern bis zu 25 mm einzusetzen, was die Rissfestigkeit des Putzes verbessert. Nicht zuletzt dank der Kohle trocknen die Putze gleichmässig ab und können je nach Schichtdicke innert 12 bis 24 Stunden überarbeitet werden.

Problemlose Verarbeitung
Für den Oberputz sollte fein gemahlene Kohle verwendet werden. Es entsteht ein anthrazitfarbener Putz von sehr noblem, leicht reflektierendem Anschein. Wird eine hellere Farbe gewünscht, reduziert man für den Oberputz den Pflanzenkohle-Anteil auf fein gemahlene 20 bis 25 Prozent, so dass deckende Lehmfarben als letzte Schicht aufgebracht werden können. Die Verarbeitung der Putze ist problemlos und kann mit allen traditionellen Putztechniken erfolgen. Im Vergleich zu Kalk- oder Zementputzen ist die Pflanzenkohle-Lehm-Mischung für die Hände der Arbeiter sehr angenehm, Handschuhe und Schutzkleidung erübrigen sich.

Die Pflanzenkohle kann auch gewöhnlichen Kalk- und Zementputzen in gleichen Verhältnissen untergemischt und entsprechend im Aussenputz eingesetzt werden. Auch in diesen Putzen kann sie ihre hohe Isolationsleistung ausspielen, wobei jedoch die Wasserspeicherkapazität durch Versiegelung der Oberflächen geringer ausfällt. Für den Innenputz, freilich, ist Lehm das für das Raumklima zu bevorzugende Grundmaterial. Erste Gebäude, die mit dieser Technik gebaut beziehungsweise renoviert wurden, sind ein Weinkeller im Wallis sowie die Seminarräume und Büros des Ithaka Instituts.

Anwendung auch in Wohnräumen
Die Technologie der Gebäudesanierung mit Pflanzenkohle-Lehm-Gemischen, die das Ithaka Institut ursprünglich für Weinkeller entwickelt hat, lässt sich auch auf sonstige Räume wie Lebensmittellager, Ställe, Lagerhallen und vor allem auch auf Wohnräume, Bibliotheken, Seminarräume und Schulen übertragen. Gerade in Wohn- und Büroräumen hat eine optimale Luftfeuchtigkeit grössten Einfluss auf das Wohlbefinden und die Gesundheit derer, die sich länger in den Räumen aufhalten. Luftfeuchtigkeit unter 40 Prozent führt zum Austrocknen der Schleimhäute, was das Erkältungs-, Asthma- und Allergierisiko erhöht. Luftfeuchtigkeit über 70 Prozent führt in geschlossenen Wohnräumen zur erhöhten Belastung mit Schimmelsporen. Bereits eine zwei Zentimeter dicke Schicht eines Pflanzenkohle-Lehm-Putzes kann das Klima eines Wohnraumes merklich verbessern. Pflanzenkohle-Lehmputze können auf die üblichen Wandbauplatten im Innenausbau wie Fermacell, Gipkarton- oder Lehmbauplatten aufgetragen werden. Auch massivere Wände wie zum Beispiel im Fachwerkbau oder zur Einbettung von Wandheizungen können mit Pflanzenkohle-Lehm errichtet werden. Gerade in Kombination mit Wandheizungen wird damit ein ausserordentlich hoher Wohnkomfort erreicht, da die Pflanzenkohle-Lehmwände als Wärmespeicher wirken und für angenehme Strahlungswärme sorgen.

Pflanzenkohle-Ziegel und -Betone
Erste Versuche zur Herstellung von Pflanzenkohle-Ziegeln mit Zement, Kalk oder Lehm als Bindemittel sind vielversprechend verlaufen. Mit Nassrohdichten unter 1,2 kg/dm3 und teilweise unter 1 kg/dm3 bei Druckfestigkeiten um 20 N/mm2 scheint ein sehr spannendes, hoch funktionales Leichtbaumaterial die Aufmerksamkeit zu wecken. Bei Verwendung von Zement und Kalk kann der Sand hierbei vollständig durch Pflanzenkohle ersetzt werden.

Zusammenfassung
Pflanzenkohle wird aus nachwachsenden Materialien hergestellt, weist keine toxischen Belastungen auf und kann am Ende des Lebenszyklus zu einem wertvollen Bodenverbesserer aufgearbeitet werden. So könnten Häuser, ja ganze Städte zu Karbonsenken werden und nach vielen Jahrhunderten schliesslich kompostiert werden.


Wirkungsfeld von Pflanzenkohle-Putzen
Feuchtigkeitsregulierung
Wärmedämmung
Lärmschutz
Schadstoffbindung (Lösungsmittel, VOC)
Abschirmung hochfrequenter Strahlung
Weniger elektrostatische Aufladung
Konservierung von Holz
Reduktion der Staubbelastung (Milben)
Deodorierend
Ästhetisch
Antibakteriell, fungizid
Luftreinigend
Erhöhung des Redoxpotentials
Emission von langwelligem Infrarotlicht

Bezug von Pflanzenkohle
Pflanzenkohle kann über die Firmen Verora (www.pflanzenkohle.ch) und über Swiss Biochar (www.swiss-biochar.com) bezogen werden.


Baupartner gesucht
Das Ithaka Institut und seine Partner führen derzeit zahlreiche weiterführende Versuche mit pflanzenkohlebasierten Baumaterialien durch, wobei insbesondere auch sämtliche relevanten
bauphysikalischen Messungen vorgenommen werden. Demonstrations-projekte in Europa, Nordamerika und einigen Entwicklungsländern sind derzeit in Planung. Das Ithaka Institut sucht Partner aus der Bauindustrie, um diesen vielversprechenden neuen Baumaterialien zur Industriereife zu verhelfen und ein nachhaltiges System zur Beschaffung und Herstellung der jeweils geeigneten, zertifizierten Pflanzenkohlen aufzubauen.

Kontakt
www.ithaka-institut.org. 
 
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Text Hans-Peter Schmidt, ithaka, institute for carbon intelligence
Bild Hans-Peter Schmidt, ithaka, institute for carbon intelligence
 
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