Ein Baustein im Materialkreislauf

Wie lässt sich der verschwenderische Umgang mit Baumaterial stoppen? Ein Unternehmen aus dem thüringischen Suhl schlägt den breiten Einsatz von Geopolymerbeton-Blöcken vor. Das Team von Polycare mit Hauptsitz im Ortsteil Gehlberg erschließt einerseits Sekundärrohstoffe als Materialquellen und entwickelt andererseits ein kreislauffähiges Bausystem.

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Seit rund zehn Jahren ist Polycare aktiv, bisher vor allem im südlichen Afrika. In Namibia etwa hat das Unternehmen 2018 seine erste Produktionslinie aufgebaut und gemeinsam mit lokalen Akteuren bereits einige Gebäude aus Polymerbeton errichtet, darunter Wohnhäuser und eine Kirche. Auch in Europa stehen die ersten Polyblock-Bauten, darunter das Gartenhaus des Domaine de Boisbuchet in Frankreich, ein Arbeitsraum auf dem Firmencampus in Gehlberg und ein temporäres Gemeindezentrum in der Grafschaft Ahrtal.

Künftig möchte sich das Unternehmen auf Geopolymerbeton als rohölfreie Alternative konzentrieren. Ziel ist, in Europa die eigene Produktion von Geopolymerblöcken aufzubauen und gemeinsam mit Baupartnern Bauprojekte zu realisieren, vor allem für öffentliche Infrastrukturen wie zum Beispiel Schulen, Gemeindezentren und Kliniken. Trotz des veränderten Baustoffs, bleibt das kreislauffähige Bausystem gleich, das sich durch Modularität und Kreislauffähigkeit auszeichnet. Flexibel und langlebig sollen die Blöcke sein, aus denen sich Gebäude in kurzer Zeit auf und abbauen lassen.

Materialeffizienz bei Planung und Bauteil

Die vierte und neueste Generation der Polyblocks ist so konzipiert, dass die Bausteine zu fast einhundert Prozent aus Sekundärrohstoffen hergestellt werden können. Diese erreichen von verschiedenen Industriebetrieben die Fabrik, werden dort gemischt und am Fließband in Form gebracht. Kurze Abbindezeiten machen die Blöcke schnell bereit für den Einsatz auf der Baustelle. Dank der Software Polybuilder lässt sich die vor Ort benötigte Zahl von Bausteinen exakt berechnen, bevor sie auf Paletten ausgeliefert werden.

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Zementfrei vom Fundament bis zum Dach

Nicht nur die Wände der Gebäude sollen zementfrei sein, sondern auch das Fundament. Die Gebäude stehen deshalb auf Stahlfüßen. Auf diese Einschraubfundamente wird ein Trägerrost geschraubt. Darauf werden Grundleisten mit speziellen Noppen montiert, die die Basis für die Wände bilden. In diese Leisten werden Gewindestangen eingeschraubt, auf die die Polyblocks aufgefädelt werden. Ähnlich wie Legosteine haben die Blöcke auf der Oberseite Noppen. Diese ragen in die Unterseite des darüber sitzenden Blocks, sodass sie sich miteinander verzahnen. Den oberen Abschluss der fertigen Wand bildet wiederum eine Leiste. Über diese Leiste wird jeweils eine Mutter auf die Gewindestangen geschraubt und so das System verspannt. Dadurch entsteht die Stabilität des Gebäudes. Derart simpel soll das Bauen mit Polyblocks auch für Unerfahrene möglich sein.

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Vielseitige Geopolymere statt Zemente

Aktuell arbeitet das Unternehmen an der vierten Block-Generation. Anfangs verwendete das Unternehmen noch Polymere als Bindemittel, die jedoch überwiegend auf Rohöl basierten. Der Vorzug der Geopolymere ist, dass sie aus Nebenprodukten anderer Industrien hergestellt werden können. Hervorragend geeignet sind Flugasche aus Kohlekraftwerken und Schlacken aus der Stahlindustrie. Ebenfalls bieten sich Maniok- und Reishülsen an, von denen Millionen von Tonnen in der Landwirtschaft anfallen. Außerdem wird das erdölbasierte Bindemittel Polyesterharz, das Bestandteil des Polymerbetons ist, durch einen einen Sekundärrohstoff wie Flugasche ersetzt. Durch Materialveränderung hin zum Geopolymerbeton ergeben sich weitere Vorteile für das Bausystem: Mehrgeschossig zu Bauen wird einfacher, das Wärme-und Brandverhalten verbessert sich und die Blöcke können kostengünstiger angeboten werden. 

Ziel des Unternehmens ist, dass sowohl die Bindemittel als auch die Füllstoffe aus Materialien bestehen, die bereits eine Nutzungsphase durchlaufen haben oder anderweitig nicht verwendet werden. Bei Zementbeton kommen Kies und Sand als Gesteinskörnung zum Einsatz. Diese müssen eine bestimmte Korngröße und -struktur aufweisen und werden daher zum Beispiel aus Flussbetten und von Stränden abgegraben. Die Geopolymere können hingegen auch industrielle Nebenprodukte und geschredderten Bauschutt binden.

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Materialkreislauf beginnt beim Netzwerk

Das Polycare-Team denkt in Materialfamilien. Das heißt, dass die verfügbaren Sekundärrohstoffe, die je nach Region unterschiedlich sein können, gut zueinander passen müssen, um einen belastbaren Geopolymerbeton zu ergeben. Bei der Erkundung der Lieferketten für Geopolymere hat das Team viele Partner entdeckt, die über Restmaterialien aus ihren Produktionsprozessen verfügen. Die Vielseitigkeit von Geopolymerbeton ermöglicht die Verwendung einer breiten Palette von Abfallstoffen aus verschiedenen Industriezweigen, von denen die meisten andernfalls auf Mülldeponien landen würden. Die notwendigen Materialtests führt das Unternehmen in Zusammenarbeit mit mehreren Universitäten und Forschungsinstituten durch.

Polycare arbeitet mit Stromversorgern und Stahlherstellern zusammen, um ihre Probleme mit Nebenprodukten zu verstehen und um herauszufinden, wie sie in die Polyblock-Produktion einbezogen werden können. Bei der Auswahl der Rohstoffe ist neben der technischen Verwendbarkeit außerdem darauf zu achten, dass sie keine Schadstoffe enthalten.

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Netzwerke vor Ort

Über ein Franchsie-Modell wird das geistige Eigentum an der Technologie an lokale Partner verkauft – so geschehen in Afrika. Auch für Europa ist ein solches Lizenzmodell geplant. Auf diese Weise sollen lokale Produktionsstätten und Wertschöpfungsketten aufgebaut werden, die den Menschen vor Ort zugutekommen sowie lange Lieferwege und emissionsstarke Transporte vermeidet.

Wird ein Gebäude zurückgebaut, können die Polyblocks an den Hersteller zurückgegeben werden. Die Bauelemente werden dann auf ihre Wiederverwendbarkeit geprüft und entsprechend weiterverkauft. Das Team bemüht sich auch um die Einführung eines Materialpasses, der nachvollziehbar machen soll, was in einem Gebäude verbaut wurde und wie es im nächsten Projekt verwendet werden kann. Bei einem temporären Gemeindezentrum in der Grafschaft Ahrtal plante Polycare die Wiederverwendung von Anfang an ein und bezog dazu gleichgesinnte Partner mit ähnlichen Produktkonzepten ein. Die Elemente für das Bad, das Fundament, die Fassade und die Dielen können alle zurückgenommen und wiederverwendet werden, wenn das Gebäude nicht mehr benötigt wird.

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Standards in Frage stellen

Weltweit gibt es noch wenig Standards für die Wiederverwendung von Sekundärrohstoffen in der Bauindustrie, weshalb die Zertifizierungsprozesse für die Polyblocks besonders komplex und entsprechend zeitaufwendig sind. Auch in den europäischen und deutschen Baustandards und Normen ist eine Wiederverwendung noch kaum verankert. Rohstoffe, die bereits einen Lebenszyklus durchlaufen haben, werden oft als Abfall deklariert. Es gelang Polycare jedoch, die Wiederverwendbarkeit in einfachen Verfahren nachzuweisen. Das Unternehmen bemängelt außerdem, dass es kaum Anreize von Seiten der Behörden gebe für umweltfreundlichere Alternativen zu herkömmlichen Baustoffen, sodass die Polyblocks unter reinen Kostengesichtspunkten die weniger naheliegende Wahl sind.

Polycare ist weiter auf der Suche nach Gleichgesinnten, insbesondere um das erste Haus aus Geopolymerbeton-Blöcken zu bauen. Dazu hält das Team Ausschau nach einer Gemeinde oder einem Investor in Deutschland. Ein solches Leuchtturmprojekt könnte noch mehr Aufmerksamkeit auf das kreislauffähige Bausystem lenken.

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