Pflanzliche Dämmstoffe als CO2-Senke?

Der Gebäudebereich ist der materialintensivste Sektor und einer der wichtigsten Treiber des globalen Klimawandels. Er ist verantwortlich für rund 40 Prozent des globalen Energieverbrauchs, für 30 Prozent der Treibhausgasemissionen und sorgt in der EU für 36 Prozent 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 spielt 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 WissenschaftlerInnen 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 unter anderem wichtig sicherzustellen, dass sämtliche Inhaltsstoffe der neuartigen Dämmmaterialien für eine spätere Verwendung als «Dünger» geeignet sind; ein marktfähiges Dämmmaterial muss natürlich auch punkto 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 halbe Million Tonnen 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 gut einem Prozent der gesamten Schweizer Treibhausgasemissionen.

Finanzielle Unterstützung – gleich aus mehreren Quellen

Ein ambitioniertes Konzept mit einem grossen Potenzial – das fanden auch diverse Förderinstitutionen und unterstützen daher Wernerys Ansatz finanziell: Nämlich die Minerva-Stiftung, die sich unter anderem für einen nachhaltigen Umgang mit den natürlichen Ressourcen einsetzt, der ETH-Rat sowie das Bundesamt für Energie (BFE). Nicht zuletzt hat zudem erst vor kurzem der Klimafonds vom Stadtwerk Winterthur für die Erarbeitung der Grundlagen einen Förderbeitrag gesprochen, der aus freiwilligen Beiträgen von zwei Rappen pro bezogener Kilowattstunde Strom der Kundinnen und Kunden vom Stadtwerk Winterthur stammt. 

Empa Zukunftsfonds: Neue Wege in der Forschungsförderung

Viele potenziell bahnbrechende Ideen entstehen in den Köpfen der Forscherinnen und Forscher an der Empa – nicht alle lassen sich umsetzen, für einige findet sich schlicht keine Finanzierung. Diese Lücke schliesst der Empa Zukunftsfonds; durch professionelles Fundraising fördert der Zukunftsfonds spannende Forschungsprojekte, die anderweitig noch keine Förderung erhalten, sowie besonders vielversprechende Talente.