Auf Fassaden oder Straßen angebrachte Nanopartikel können Luft- und Geruchsschadstoffe beseitigen. Das Immobilienunternehmen ECE hat vor kurzem die weltweit erste NOx-bindende, mit Nanotitandioxid „bewaffnete“, Textilfassade in Betrieb genommen.

Fassaden- und Bodenelemente aus wasser- und brandfestem Pilzmaterial, 3D gedruckte Holzfenster aus Forstabfällen, Böden aus Walnussschalen, Textilien aus den Fasern von exotischen Pflanzen wie Bananen und so weiter. Bauwirtschaft, Architekten und Designer können sich dem Trend zum nachhaltigeren Umgang mit Ressourcen nicht verschließen. Der verantwortungsvollere Umgang wird schließlich von Kunden und Endnutzern zusehends eingemahnt.

Und die Sehnsucht nach einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft erfasst nicht nur Wissenschafter sondern auch Anwender. Doch wie können Industrie und Bauwirtschaft beitragen, die Klimaziele zu erreichen, wie können sie die CO2-Emissionen anhaltend und signifikant reduzieren? Welche Produkte und Prozesse braucht es dafür?

Vom Hochleistungsbeton …

Neue Errungenschaften gibt es vor allem auf dem Gebiet von Hochleistungsbeton, Fassadenelementen und zellulosebasierten Werkstoffen. Sie haben das Zeug dazu, sowohl Architektur, Straßenbau als auch Interior Design zu revolutionieren.

Luftfilter Nanotitandioxid Fassade ECE
Die nach Angaben von ECE weltweit erste NOx-bindende Textilfassade.

Textile Fassade ECE Campus
Die Fassade bindet nicht nur Stickoxide, sie trägt auch zur Verringerung von CO2-Emissionen bei.

Das Immobilienunternehmen ECE hat vor wenigen Tagen die weltweit erste NOx-bindende Textilfassade am hauseigenen Campus in Hamburg in Betrieb genommen.

über Chitin im 3D-Druck …

Und die Abteilung Bioinspired & Integrative Science Lab („The Fermart Lab”) der Singapur University for Technology and Design (SUTD) hat einen 3D Druckprozess entwickelt, mit dem sich hochfeste architektonische Strukturen aus reiner Zellulose und Chitin realisieren lassen.

Hochfeste architektonische Strukturen aus Zellulose und Chitin: Kein Problem mehr – hier wird ein Turbinenflügel so gedruckt.

bis zur smogfressenden Fassade

In den neuen, nachhaltigen Werkstofflösungen kombiniert mit „smarten Funktionen” von digitalisierten Produkten und Apps liegt ziemlich sicher die Zukunft des Bauens – ob bei der Gestaltung moderner Arbeitswelten oder im Objekt- und Hotelbereich.

Prosolve370e auf Basis von Nanotitandioxid
Titandioxid ist unter anderem Bestandteil fast aller weißen Farben.

Prosolve370e
Die Verbindung wandelt nachgewiesenermaßen unter Lichteinfluss und Luftfeuchte schädliche Stickoxide in weniger problematisches Nitrat um.

Die Fassade des ECE-Bürohauses etwa ist mit Nanotitandioxid beschichtet und bindet so die schädlichen Stickoxide, die durch die Autoabgase am viel befahrenen „Ring 3“ die Luft verunreinigen. Ziel des Pilotprojekts sei es, so ECE, neue Möglichkeiten zur Entwicklung von nachhaltigen Gebäudehüllen zu erproben. Dafür wird aufwändige digitale Messtechnik installiert.

Mehrkönner

Die Fassade bindet jedoch nicht nur Stickoxide, sondern trägt auch zur Verringerung von CO2-Emissionen bei. Man geht davon aus, dass die neuartige Gebäudehülle bis zu 78 Prozent der solaren Kühllasten von Gebäuden im Sommer reduzieren kann. Dieses Ergebnis werde erzielt, weil der erste Kontakt des Gebäudes mit energieintensiver Solarstrahlung im Außenraum stattfinde und nicht wie bei konventionellen Bauten an der eigentlichen Gebäudehülle. Zudem findet zwischen dem Textil und der Gebäudehülle ein natürlicher Wärmeabtrag mittels Konvektion statt, wodurch die Gebäudehülle passiv gekühlt wird.

Die außenliegende Textilfassade sei für die Nutzer im Innenraum kaum wahrnehmbar, heißt es weiters. Eine hohe Belichtung mit natürlichem Tageslicht im Innenraum sei gewährleistet. Derartige Textilfassaden können auch nachträglich an Gebäuden aller Nutzungsarten installiert und getauscht werden. So können auch ältere Gebäude angepasst werden (das ECE-Bürohaus ist 22 Jahre alt).

Aufbringung von Titandioxid

Das Institut für Textiltechnik Aachen (ITA) der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen (kurz RWTH Aachen) begleitet das Projekt wissenschaftlich. Architekt Jan Serode hat 2016 in enger Zusammenarbeit mit der Industrie und Medizin eine Forschungsarbeit dazu begonnen. Ein Live-Monitoring soll Aufschluss geben, welchen Beitrag die Fassade zur Steigerung der Luftqualität leistet. Gemessen werden sowohl die Auswirkungen auf den urbanen Raum, als auch auf den Innenraum im Gebäude.

Wir haben die luftreinigende Textilfassade gezielt für den Umwelt- und Gesundheitsschutz entwickelt. Gleichzeitig verbinden wir in der Fassade Energieeffizienz mit einem innovativen Design.

Jan Serode, Architekt, RWTH Aachen

High-Performance-Materialien
Symposium

In Kassel findet demnächst, nämlich vom 11. bis 13. März 2020, die HiPerMat 5 statt. Es ist dies ein internationales Symposium zu UHPC (Ultra-high performance concrete) und weiteren High-Performance-Materialien im Bauwesen.

Weißpigment wirkt

„Titandioxid ist unter anderem Bestandteil fast aller weißen Farben und wandelt nachgewiesenermaßen unter Lichteinfluss und Luftfeuchte schädliche Stickoxide in weniger problematisches Nitrat um”, erklärt Detlef Herrmann vom Anbieter des Nanotitandioxids inok GmbH. Je kleiner die Titandioxidpartikel und je intensiver die Berührung, desto größer die Wirkung.

Der inok GmbH sei es gelungen, Titandioxid in Nanogröße von 7 Nanometern bereitzustellen, also dem 7-milliardstel Teil eines Meters. Das ist so winzig, dass man die Teilchen erst mit bloßem Auge sehen kann, wenn man einen Meter auf 260 Kilometer vergrößert. „Ein neuartiges Bindemittel sorgt dafür, dass die Nanopartikel wie die Samen einer Erdbeere dauerhaft und sicher fixiert sind. Die Poren der Textilhülle und der Raum zwischen Textil und Haus sorgen für einen regen Luftaustausch, sodass ein kontinuierlicher Kontakt mit dem Nanotitandioxid gewährleistet ist.“

Ökologische Eleganz

Ein weiteres Unternehmen, ebenfalls aus Deutschland, das sich mit „smogfressenden” Fassadenplatten beschäftigt, ist Elegant Embellishments. Das Berliner Forschungs- und Design-Herstellungsstudio, möchte Umweltforschungsthemen anstoßen, die das Potenzial haben, serienfähige Bauprodukte zu werden.

Allison Dring von Elegant Embellishments, Hersteller von „smogfressenden” Fassaden beim TEDx-Talk.

Unter dem Namen „Prosolve370e“ stellt das Unternehmen unter der Leitung von Daniel Schwaag und Allison Dring Fassaden her, die die Auswirkungen der Umweltverschmutzung bekämpfen und noch dazu gut aussehen. Das „kohlenstoffnegative” Material sieht aus wie ein Korallen-Skelett. Sie sind weiß, weil sie – erraten – mit Nanotitandioxid beschichtet sind. So wurde etwa der „Torre de Especialidades”, ein Krankenhaus in Tlalpan, Mexiko, damit bestückt.

Nano für smarte Baustoffe

Nanotitandioxid kann auch auf Pflastersteinen zur Reduzierung von Umweltbelastungen beitragen, wird in Fachkreisen diskutiert. Heute sind bereits mit Nanotitandioxden ausgestattete Bauwerkstoffe und Asphaltlösungen am Markt. Zudem hat Nanotitandioxid UV-blockende Wirkung und schützt Holzoberflächen vor dem Ausbleichen.

Nano Titanium Dioxid, Nanotitandioxid
Die Nanotitandioxid-Partikel haben die Form hexagonaler Kristalle.

Spezialfarben Schallschutzwand
Nano-Titandioxid wird neben der Bauwirtschaft in der Medizin, Chemie, Kosmetik und Papierindustrie verwendet.

Nanowissenschaftler des Instituts für Chemie und des Center for Interdisciplinary Nanostructure Science and Technology (CINSaT) der Universität Kassel arbeiten schon seit rund zehn Jahren daran, Rezepturen aus Farbstoffmolekülen und Titandioxid-Nanopartikeln für den großflächigen Einsatz im Straßenbau zu mischen.

Vom Hochleistungsbeton, der die Umwelt schützt und den Menschen das Atmen leichter macht, ist bereits seit Längerem die Rede. Gemeinsam mit Partnern anderer Forschungseinrichtungen und der Industrie arbeiten die Kasseler Forscher an der „multifunktionalen Fahrbahn”. Spezialmörtel soll Rollgeräusche vermindern, die Abriebbeständigkeit und die Griffigkeit erhöhen sowie Luftschadstoffe unschädlich machen. Die Anbringung von Nanopartikeln auf Schallschutzwänden oder Leitplanken könnte zusätzlich beitragen, die Schadstoffe einzudämmen.

Text: Linda Benkö
Fotos: ECE, elegant embellishments, Daniel Schwaag, alejandro cartagena, gettyimages / Dr_Microbe, gettyimages / Magdevski

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