GreenBrick: Grün, grün, grün sind alle meine Ziegel

Moose sind alt, uralt: Vor über 400 Millionen Jahren waren sie die ersten Pflanzen, die auf dem Land Fuss fassten. Sibylla Amstutz ist fasziniert von der Fähigkeit des Mooses, dort zu wachsen, wo vor ihm noch nichts anderes wuchs. Ihr Interesse ist jedoch nicht biologischer Natur. Die Innenarchitektin gehört zum Team des Innosuisse-Projekts „GreenBrick“. Dieses untersucht, welche Auswirkungen die unscheinbare Urpflanze auf die Umgebung hat, wenn sie an Gebäudefassaden wachsen kann. Dafür arbeiteten Expertinnen und Experten aus den Bereichen Architektur und Design, Fassaden- und Gebäudetechnik sowie Vegetationssysteme mit verschiedenen Praxispartnern zusammen.

„GreenBrick“ geht neue Wege, deshalb mussten in einem Vorprojekt zunächst grundlegende Fragen geklärt werden: Unter welchen Voraussetzungen kann das Grün an Mauern wachsen? Welche Materialzusammensetzung und welche Form müssen die Ziegel haben, um den Moosen die besten Bedingungen zu bieten? Um diese Fragen zu beantworten, haben sich Forschende der Hochschule Luzern und der ZHAW gemeinsam ans Werk gemacht. Die Steiner Lab Foundation unterstützte das Vorprojekt „GreenBrick-Basic“.

Begrünte Häuser mit Bäumen bis hinauf ins oberste Stockwerk sind spektakulär, aber auch aufwendig in der Pflege. „Man muss die Pflanzen zunächst einmal extra für diesen Zweck züchten“, sagt Sibylla Amstutz. „Im alltäglichen Unterhalt brauchen sie dann viel Wasser, das all die Stockwerke hinaufgepumpt werden muss.“ 

Moose seien hier unkomplizierter. Sie benötigen für das Gedeihen nur wenig Substrat, können Wasser speichern und auch lange ohne zusätzliche Bewässerung überleben. In einer Trockenphase verwandelt sich das satte Moosgrün zwar in blasses Herbstbraun, doch lebt die Pflanze mit dem nächsten Regenguss wieder auf.

Ganz ohne Aufwand wachsen allerdings auch Moose nicht. Deshalb haben die Forschenden untersucht, wie sie auf Ziegelton und Klinker die besten Bedingungen für die Pflanze schaffen können. Zum einen wurden herkömmliche Backsteine und Sichtklinkersteine unterschiedlich aufgeschnitten und so hingestellt, dass außen keine glatte Fläche zu sehen ist, sondern Absätze, auf denen sich das Moos ansiedeln kann. 

Im Rahmen eines Unterrichtmoduls haben Studierende des Bachelor Objektdesign der Hochschule Luzern an neuen Ziegelformen experimentiert. Einige der Eigenkreationen erinnern an Bienenwaben, andere ähneln versteinerten Urschnecken. Besonders geborgen scheinen sich die Pflänzchen in den kleinen aus Ton geformten Täschchen zu fühlen, die ein Team von Studierenden auf Ziegeln angebracht hat.

Konzept und Ziegel „pára“ stammen von den Studierenden Anastassia Andreadaki, Vanessa Huwiler und Raphael Zwygart. Den Backstein kann man als zweite Schicht vor die Fassade platzieren oder als alleinstehende Installation im Innen- und Außenraum.

Die Studierenden Sebastian Erb, Marco Salvadè und Lisa Blaser haben Konzept und Ziegelsteine für die Fassade „Kairo“ entwickelt. Sie wird – über einen Wassertank mit Ausläufen – mit Regenwasser versorgt, das sich seinen eigenen Weg sucht.

Um die perfekte Fassade zu finden, untersuchte das Team nicht nur verschiedene Formen. Die Forschenden beschäftigten sich auch intensiv mit dem Material und seiner Zusammensetzung. „Die Materialzusammensetzung kann einen wesentlichen Beitrag leisten, um Wasser zu speichern und dieses den Moosen über längere Zeiträume zur Verfügung zu stellen. So kann die externe Bewässerung minimiert werden“ erklärt die Materialdesignforscherin Cornelia Gassler. Sehr aufnahme- und leitfähig zeigte sich in dieser Hinsicht der Füllstoff Schamotte, ein Recycling-Produkt aus den bereits gebrannten, allenfalls fehlerhaften Backsteinen. Erhöht man dessen grobgemahlenen Anteil, steigt die Kapillarkraft beispielsweise markant. Das steigert die Fähigkeit des Ziegels, Wasser schnell aufzunehmen und über die Masse zu verteilen.

Ein halbes Jahr nach dem Start des Pilotversuchs zeigte sich zweierlei: Damit das Moos wachsen kann, braucht es genügend Flächen. Zu kleinteilige Formen bieten dem Moos zu wenig Halt und kaum Schutz vor Wind und Wetter. Und: Die Moose haben sich insbesondere gut auf Ton entfaltet, der mit einem Lehmsubstrat überzogen wurde.

An der Hochschule Luzern beschäftigen sich Forschende und Studierende aus den Departementen Technik & Architektur und Design & Kunst in Zusammenarbeit mit der ZHAW Life Science und Facility Management in zwei Projekten mit begrünten Ziegeln. Das Vorprojekt „GreenBrick-Basic“ ist in seinen aktiven Arbeiten abgeschlossen. Das Hauptprojekt „GreenBrick“ startete im Oktober 2022 und baut auf den Erfahrungen des Vorprojekts auf.

Im Vorprojekt Greenbrick-Basic, geleitet von Nicole Hartmann, arbeiteten Expertinnen der Forschungsteams Innenarchitektur und Products & Textiles zusammen. Dabei untersuchten sie die Materialzusammensetzung und die Struktur der Oberfläche von Ziegelsteinen darauf hin, wie sie dem Moos die besten Bedingungen für ein schnelles Wachstum bieten. Die Steiner Lab Foundation unterstützt das Projekt. Die Stiftung fördert Forschung für klimafreundliches und kostengünstiges Bauen.

Im von Innosuisse geförderten Hauptprojekt GreenBrick unter der Leitung von Isabel Rosa Müggler Zumstein geht es nicht nur um das Material der Fassade, sondern auch um ihre Konstruktion. Dafür ist zusätzlich Wissen aus den Bereichen Fassaden- und Gebäudetechnik gefragt. Partner für dieses Projekt sind Keller Unternehmungen, Skygardens AG, Dr. Lüchinger & Meyer Bauingenieure AG, Waldhauser + Hermann AG und Wagner System AG.

Im soeben gestarteten Innosuisse-Hauptprojekt werden vor allem die technischen und architektonischen Fragen geklärt; hier steht die gesamte begrünte Fassade und ihre Klima-Wirkung im Zentrum. Dafür braucht es die verschiedensten Fachleute, denn die Fassade ist nicht einfach die äusserste Schicht eines Baus. Sie wirkt sich einerseits auf das Innenleben eines Gebäudes aus, andererseits kann sie auch das Klima im nahen Umfeld beeinflussen. 

Um Tests dafür auszuführen, braucht es grössere Ziegelflächen als für die Materialtests im Vorprojekt. Genau genommen: Nötig sind vier nach allen Himmelsrichtungen ausgerichtete Flächen, damit sich zeigt, wie sich das Moos zum Beispiel auf der sonnigen Südseite verhält. Braucht es überall zusätzliche Bewässerung oder nur an exponierten Stellen? Und welche Art der Feuchtigkeitszufuhr ist besonders effizient? Sibylla Amstutz vermutet, dass ein Tropfensystem die Pflänzchen am ökologischsten bewässern kann. Geprüft wird zum Beispiel auch, ob es zwischen Fassade und Mauer einen durchlüfteten Abstand braucht, damit mit der Kühlung nicht auch Feuchtigkeit entsteht.

Sibylla Amstutz möchte aber auch weitere Möglichkeiten überprüfen: „Vielleicht kann man auch eine durchbrochene Fassade mit einem Fenster machen, durch das im Sommer durch das Moos gekühlte Luft in die Wohnung dringen kann.“ Und auch über die Hausfassade hinaus denkt sie: „Moos-Wände könnten zum Beispiel auch Schallschutzwände von Autobahnen begrünen.“ Es gibt also unzählige neue Einsatzmöglichkeiten für diese alte Pflanze.

Quelle: Hochschule Luzern, Fotos: Hochschule Luzern (1), Anastassia Andreadaki, Vanessa Huwiler und Raphael Zwygart (2, 3), Sebastian Erb, Marco Salvadè und Lisa Blaser (4,5)