Universität Siegen entwickelt Balken aus Riesenchinaschilf

In vielen Gärten findet man Riesenchinaschilf (Miscanthus giganteus). Die Pflanze, die ursprünglich aus Japan stammt, wächst schnell und hoch und eignet sich daher gut als Sichtschutz und zur Begrünung. Aber Riesenchinaschilf hat noch mehr hervorragende Eigenschaften und gilt daher als Supermaterial: ein nachwachsender Rohstoff, der als Baumaterial Holz ersetzen kann.

Der Architekt und Leiter der Materialkunde an der Universität Siegen, Prof. Dr-Ing. Mathias Wirths, forscht schon länger mit der robusten, klimafreundlichen Pflanze. Nun ist es gelungen, Balken aus Riesenchinaschilf zu entwickeln, die hinsichtlich der Festigkeit mit marktüblichem Konstruktionsvollholz vergleichbar sind.

Miscanthus hat einen sehr hohen jährlichen Ertrag und kann als Baustoff Unmengen an Co2 speichern. Die Forschung auf diesem Gebiet leistet einen Beitrag zum Thema Dekarbonisierung und Verbesserung der Nachhaltigkeit im Bauwesen. Gemeinsam mit weiteren Hochschulen arbeiten die Siegener Wissenschaftler*innen im Projekt „Entwicklung von neuen Baustoffen aus schnell wachsenden Pflanzen wie Miscanthus und Paulownia für Primärkonstruktionen“. Gefördert wird es durch Bundesmittel (Zukunft Bau).

Gehäckselt und mit Bindemittel vermischt machte das Pflanzenmaterial schon als Dämmstoff Karriere. Aber eine Balkenkonstruktion muss anderen Anforderungen standhalten. „Die Herausforderung bestand deshalb anfangs vor allem darin, die Schilfblätter, die eine extrem glatte Oberfläche haben, miteinander zu verbinden“, erläutert Wirths. Er hat schon an der Alanus Hochschule (Alfter) in Zusammenarbeit mit der Universität Bonn mit Riesenchinaschilf gearbeitet. Einer seiner Studierenden entwickelte damals den „Miscanthus-Biber“, eine Maschine, mit der die Schilfblätter aufgeraut und anschließend verklebt und gepresst werden können. 

„Wir wollten einen biologischen Kleber verwenden und haben mit Knochenleim gute Ergebnisse erzielt“, so Wirths. Angefangen bei kleinen Proben im Labormaßstab, ist man mittlerweile bei Balken von bis zu 1,10 Meter Länge angekommen, die ihre Festigkeit im Labor von Prof. Dr. Bernd Engels (Lehrstuhl Umformtechnik Siegen) unter Beweis gestellt haben. „Die Belastungstests waren sogar etwas besser als die von Konstruktionsvollholz“, freut sich Prof. Wirths.

Auch optisch machen die Balken mit ihrem bernsteinfarbenen Aussehen etwas her. Das schöne Ergebnis hatte nur einen Haken: Knochenleim ist nicht wasserfest und damit für den Baubereich ungeeignet. Aus der Industrie kam der Rat, mit Epoxidharzen zu arbeiten. „Das funktioniert tatsächlich sehr gut“, sagt Wirths. Allerdings werden Epoxidharze auf Basis von Erdölressourcen hergestellt. Das passt nicht zum Anspruch eines alternativen, nachhaltigen Baustoffs. Die Siegener Wissenschaftler*innen sind daher weiterhin auf der Suche nach einem geeigneten Biokleber.

Außerdem arbeitet man gemeinsam mit der RWTH Aachen und der Alanus Hochschule daran, Verbindungselemente für die Schilf-Balken zu entwickeln. Die Forschung zu den Möglichkeiten, die Riesenchinaschilf als nachhaltiges Baumaterial hat, steht vor weiteren spannenden Fragestellungen und Aufgaben.

Quelle und Fotos: Universität Siegen