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Graues Wasser für grüne Städte: Innovatives Reallabor in Weimar
Verbundprojekt „Reallabor GrayToGreen“ unter Leitung der Bauhaus-Universität Weimar
31.03.2025 - Weimar
Steigende Durchschnittstemperaturen und schlechte Luft: Im Lebensraum Stadt sind die Auswirkungen des Klimawandels deutlich spürbar. Fassadenbegrünungen könnten den urbanen Raum beleben und zugleich das Mikroklima verbessern. Doch wie können die modernen Stadtpflanzen ressourcenschonend bewässert werden? - Mit Grauwasser, lautet ein Forschungsansatz aus Weimar. Um die langfristigen Effekte wissenschaftlich zu erproben, erhält das Verbundprojekt „Reallabor GrayToGreen“ unter Leitung der Bauhaus-Universität Weimar bis 2027 rund 770.000 Euro Fördermittel von der Thüringer Aufbaubank.
Durch den Bau und Betrieb von Gebäuden steigen die Treibhausgasemissionen kontinuierlich an, während die zunehmende Flächenversiegelung im urbanen Raum sowohl zur städtischen Überhitzung als auch zum Verlust der Biodiversität beiträgt. Ein Ansatz, der gleich mehrere dieser Herausforderungen adressiert, ist die großflächige Begrünung städtischer Fassaden:
„Fassadenbegrünungen wirken sich positiv auf das urbane Mikroklima aus. Sie ergänzen die thermische Gebäudehülle und können darüber hinaus dem Regenwasserrückhalt und sogar der Wasseraufbereitung dienen. Außerdem bieten sie neue Lebensräume für Pflanzen wie auch Insekten“, erklärt Maria Hartmann von der Bauhaus-Universität Weimar.
Um die Pflanzen zu bewässern, verfolgen die Forscher*innen aus Weimar einen innovativen Ansatz: Gering verschmutztes Abwasser, das beispielsweise beim Duschen, Baden, Hände- oder Wäschewaschen entsteht, wird durch ein integriertes Reinigungssubstrat aufbereitet und zur Bewässerung wieder nutzbar gemacht.
Zusätzlich erzeugen vorgehängte, bewegliche Photovoltaik-Elemente Energie und schützen die dahinter wachsenden Pflanzen vor Hitze, Starkregen oder Wind.
Ein Prototyp der sogenannten „vertikale Klimakläranlage“ (VertiKKA) steht seit September 2024 in Weimar. Durch Langzeitversuche unter realen Bedingungen soll die Reinigungsleistung optimiert und die Anlage technologisch weiterentwickelt werden.
Durchgeführt werden die Messungen im Rahmen des 2025 gestarteten Projektes „GrayToGreen“ von den Nachwuchswissenschaftlerinnen Maria Hartmann und Gloria Maria Kohlhepp unter wissenschaftlicher Anleitung der Professuren „Bauphysik“ und „Siedlungswasserwirtschaft und Technologien urbaner Stoffstromnutzungen“. Des weiteren führt Gregor Biastoch aus der Professur Ressourcenwirtschaft eine umfassende Lebenszyklusanalyse durch und analysiert das Abwasser auf Mikrokunststoffe.
Neben der Bauhaus-Universität Weimar ist das IAB-Institut für angewandte Bauforschung Weimar als Kooperationspartner beteiligt. Gefördert wird das Vorhaben im Rahmen von Thüringen MOTIVation durch den Freistaat Thüringen aus Mitteln des Europäischen Sozialfonds Plus.
Reallabor GrayToGreen: Dekarbonisierung durch Energieeffizienz und Kreislaufwirtschaft
In dem Forschungsprojekt „Reallabor GrayToGreen: Dekarbonisierung durch Energieeffizienz und Kreislaufwirtschaft“ werden die Langzeitauswirkungen einer multifunktionalen Grünfassade auf das Mikroklima, den Gebäudeenergiebedarf und die Grauwasserreinigungsleistung über mehrere Jahre gemessen und parallel dazu simuliert.
Zur Optimierung des Reinigungssubstrats werden Recyclingrohstoffe hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften und Umweltfreundlichkeit untersucht. Somit werden Energieeinsparpotentiale ermittelt und die Material- und Wasserkreislaufwirtschaft gefördert.
Das Reallabor GrayToGreen knüpft an die Vorgängerprojekte „VertiKKA“ und „VertiKKA2“ an, in denen ein Prototyp der sogenannten vertikalen Klimakläranlage entwickelt und in Form von sechs Modulen an einem Gebäude in der Coudraystraße 10 in Weimar umgesetzt wurde.
Die Ziele des wissenschaftlichen Arbeitsprogramms sind die Untersuchung der Umweltauswirkungen der Grünfassade im Reallabor (u.a. Mikroklima), des mit dem Einsatz der GrayToGreen verbundenen, mehrdimensionalen Energieeinsparpotentials (Heiz- und Kühlenergieeinsparungen, Wärmerückgewinnung aus Grauwasser) sowie deren technologische Weiterentwicklung, die auf die Optimierung der Grauwasserreinigungsleistung und die Substitution der Materialien durch nachhaltigere Alternativen abzielt.
Die Inhalte umfassen:
- Langzeitmessungen von Mikroklima, Wärmetransport, Hinterlüftung, Grauwasserreinigungsleistung, Zu- und Ablauftemperaturen, Wasserqualität, Pflanzen- und Substrateigenschaften
- parametrisch variierende, numerische Bauteil-, Gebäude- und Mikroklimasimulationen
- experimentelle Ermittlung der Materialeigenschaften, insbesondere des Reinigungssubstrats
- Herstellung von Recycling-Reinigungsgranulaten aus separierten Wertstoffen sowie gemischtem Mauerwerksbruch
- theoretische Betrachtung des Einsatzes der GrayToGreen auf Quartiersebene, um die Potentiale der Trinkwasserersparnis zu ermitteln
- softwaregestützte Ermittlung des Treibhauspotentials und Primärenergiebedarfs unter Berücksichtigung der ermittelten Einsparpotentiale, Umweltproduktdeklarationen und Ökobilanzdatenbanken zur Bestimmung des Dekarbonisierungspotentials
Die Forschungsgruppe setzt sich aus der Professur Bauphysik (BUW), der Professur Siedlungswasserwirtschaft und Technologien urbaner Stoffstromnutzungen (BUW) sowie dem IAB-Institut für angewandte Bauforschung Weimar als Kooperationspartner zusammen.
Projektleitung:
Bauhaus-Universität Weimar, Fakultät Bau- und
Umweltingenieurwissenschaften
Prof. Dr.-Ing. Conrad Völker, Dr.-Ing. Hayder Alsaad
(Professur Bauphysik)
Prof. Dr.-Ing. Silvio Beier (Professur
Siedlungswasserwirtschaft und Technologien urbaner Stoffstromnutzungen)
Kooperationspartner:
IAB-Institut für angewandte Bauforschung Weimar
gemeinnützige GmbH
Dipl.-Ing. Robert Fetter
Fördersumme:
765.750,56 Euro
Fördermittelgeber:
TAB (gefördert durch den Freistaat Thüringen aus Mitteln des
Europäischen Sozialfonds Plus) im Rahmen von Thüringen MOTIVation
Bei Rückfragen steht Ihnen Maria Hartmann, Bauhaus-Universität Weimar, Professur Bauphysik, per E-Mail: mrhrtmnnn-wmrd sowie telefonisch unter: +49 (0) 3643/584849 zur Verfügung.
Quelle: Bauhaus-Universität Weimar, Fotos: Bauhaus-Universität Weimar: Dana Höftmann (1,3, 4), Thomas Müller (2)
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