Wie lassen sich Moor- und Klimaschutz mit einer nachhaltigen Rohstoffversorgung verbinden? Forschende des Fraunhofer WKI haben gezeigt, dass sich Biomasse von Nasswiesen und wiedervernässten Moorflächen zu leistungsfähigen Naturfaserdämmstoffen verarbeiten lässt. Die entwickelten Dämmstoffplatten erreichen Wärmeleitfähigkeiten auf dem Niveau etablierter Holzfaserdämmstoffe und eröffnen zugleich neue Wertschöpfungsperspektiven für die Bewirtschaftung wiedervernässter Flächen. Die Ergebnisse zeigen das Potenzial von Paludi-Biomasse als zusätzliche biobasierte Rohstoffquelle für den Bau- und Dämmstoffsektor.
Paludi-Biomasse stammt von nassen und wiedervernässten Moor- und Nasswiesenflächen. Ihre Nutzung als nachwachsender Rohstoff verbindet Moor- und Klimaschutz mit wirtschaftlicher Wertschöpfung: Die Wiedervernässung kann Treibhausgasemissionen reduzieren und wichtige Kohlenstoffspeicher enthalten. Gleichzeitig liefert die Bewirtschaftung Biomasse für innovative biobasierte Produkte wie Leichtbauwerkstoffe und Dämmstoffe. Ihre stoffliche Nutzung eröffnet somit neue Wertschöpfungsmöglichkeiten für nasse und wiedervernässte Flächen und kann damit einen Beitrag zum Moor- und Klimaschutz leisten.
»Am Fraunhofer WKI haben wir untersucht, inwieweit sich Nasswiesenbiomasse als Rohstoff für Naturfaserdämmstoffe eignet. Dabei konnten wir zeigen: Die lignocellulosehaltige Biomasse lässt sich zu Fasern aufbereiten und zu leistungsfähigen Dämmstoffplatten und -matten verarbeiten – analog zu etablierten Holzfaserdämmstoffen«, berichtet Dr. Julia Belda, Projektleiterin am Fraunhofer WKI.
Vom Nasswiesenrohstoff zur Dämmstoffplatte
Eine besondere Herausforderung bestand zunächst in der Aufbereitung der Nasswiesenbiomasse zu geeigneten Fasern. Hierfür wurde die Biomasse in einem Refiner thermomechanisch zerfasert. Da solche Anlagen ursprünglich für die Verarbeitung von Holzhackschnitzeln ausgelegt sind, musste die Prozessführung gezielt angepasst werden. Auf diese Weise gelang es den Forschenden, einen Faserstoff herzustellen, der sich für die Herstellung von Naturfaserdämmstoffen eignet und für die weitere Werkstoffentwicklung eingesetzt werden konnte.
Aus den gewonnenen Fasern wurden Dämmstoffplatten mit Abmessungen von bis zu 1.000 × 500 × 40 mm3 gefertigt. Als Bindesysteme eignen sich sowohl konventionelle Bindemittel als auch thermoplastische Polymerfasern. Besonders vielversprechend erwiesen sich PLA-Bikomponentenfasern. Aufgrund ihres biobasierten Ursprungs und ihres potenziellen biologischen Abbauverhaltens bieten sie interessante Perspektiven für die Entwicklung vollständig biobasierter Dämmstoffsysteme.
Gute Wärmedämmung und mechanische Eigenschaften
Die entwickelten Dämmstoffe wurden umfassend geprüft. Neben den mechanischen Eigenschaften analysierten die Forschenden unter anderem die Wärmeleitfähigkeit, das hygrische Verhalten sowie das Brandverhalten der Werkstoffe. Bei einer Rohdichte von rund 100 kg/m3 erreichten die Dämmstoffplatten Wärmeleitfähigkeiten von etwa 0,040 W/(m·K).
Die Ergebnisse zeigen, dass sich Nasswiesen- beziehungsweise Paludi-Biomasse grundsätzlich für die Herstellung leichter Naturfaserdämmstoffe eignet. Damit kann sie in geeigneten Anwendungen einen Teil der bislang eingesetzten Holzfasern ersetzen und zu einer breiteren Rohstoffbasis im Dämmstoffbereich beitragen.
Nachwachsende Rohstoffe breiter nutzen
Die Untersuchungen verdeutlichen das Potenzial von Biomasse aus nassen und wiedervernässten Flächen als zusätzliche Rohstoffquelle für biobasierte Dämmstoffe. Ihre stoffliche Nutzung erschließt neue Verwertungsmöglichkeiten für bislang nur begrenzt genutzte Biomasseressourcen und trägt zu einer ressourcenschonenden sowie stärker diversifizierten Rohstoffversorgung bei.
Die gewonnenen Erkenntnisse bilden eine wichtige Grundlage für die weitere Optimierung der Faseraufbereitung und der daraus hergestellten Dämmstoffe. Darüber hinaus eröffnen sie Perspektiven für weitere hochwertige Anwendungen von Paludi- und Nasswiesenbiomasse in der biobasierten Wirtschaft.
Förderung
Die Paludiwerkstoffe wurden im Rahmen des Projekts »HyLight« als ergänzendes Ergebnis entwickelt. Der eigentliche Forschungsschwerpunkt lag auf der Entwicklung leichter, mittels Formteilautomat herstellbarer und polymerfasergebundener Holzfaserwerkstoffe.
weitere Informationen zum Projekt »HyLight«
Offizieller Projekttitel: Verbundvorhaben: Formteilautomaten zur energieeffizienten Herstellung komplex geformter, leichter Holzprodukte
- Teilvorhaben 1 (Fraunhofer WKI): Mischung, Verklebung und Prüfung verschiedenster Hybridwerkstoffe
- Teilvorhaben 2 (Georg-August-Universität Göttingen): Funktionalisierung und Optimierung der Hybridwerkstoffe
- Teilvorhaben 3 (Kurtz GmbH): Entwicklung und Bau eines Formteilautomaten zur Herstellung von Bauteilen aus nachwachsenden Rohstoffen
- Teilvorhaben 4 (Sto SE & Co. KGaA): Verwendung der projektspezifischen leichten Holzprodukte als Fassadendämmung z.B. in Wärmedämm-Verbundsystemen
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Landwirtschaft, Ernährung und Heimat (BMLEH)
Projektträger: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR)
Förderkennzeichen: 2220HV041A, 2220HV041B, 2220HV041C, 2220HV041D
Laufzeit: 01.10.2022 bis 31.03.2026
Das Fraunhofer WKI
Wir bauen die Zukunft aus nachwachsenden Rohstoffen. Seit 1946.
Nachhaltigkeit ist seit der Gründung des Fraunhofer WKI im Jahre 1946 das zentrale Thema. Der Gründer und Namensgeber Dr. Wilhelm Klauditz gilt als Pionier der modernen Holzwerkstoffindustrie. Heute nutzt das Fraunhofer WKI die ganze Bandbreite nachwachsender Rohstoffe, um daraus nachhaltige Werkstoffe, Bauteile und Chemieerzeugnisse zu entwickeln.
Das Institut mit Standorten in Braunschweig, Hannover und Wolfsburg ist spezialisiert auf Verfahrenstechnik, Formgebung und Komponentenfertigung mit Biowerkstoffen, biobasierte Bindemittel und Beschichtungen, Funktionalisierung, Brandschutz, Werkstoff- und Produktprüfungen, Recyclingverfahren sowie den Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen in Gebäuden und Fahrzeugen. Darüber hinaus gehört das Fraunhofer WKI zu den führenden Forschungseinrichtungen im Bereich Innenraumluftqualität.
Nahezu alle Verfahren und Produkte, die aus der Forschungstätigkeit des Instituts hervorgehen, werden industriell genutzt. Mit seiner Forschung und Entwicklung leistet das Fraunhofer WKI einen wichtigen Beitrag für den Aufbau einer biobasierten Kreislaufwirtschaft (Zirkuläre Bioökonomie).
