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Green Building Materials

Auto Keywords (top 200) zu Green Building Materials im Zeitraum 2016-2021 by KATI

Die Bauwirtschaft ist eine der bedeutsamsten Wirtschaftszweige der deutschen Volkswirtschaft. In der volkswirtschaftlichen Gesamtrechnung 2020 werden bspw. rund 388 Milliarden Euro Bruttoinvestitionen in Bauten ausgewiesen. Zudem wird der Wertschöpfungskette des Bauwesens eine hohe konjunktur-, wachstums- und beschäftigungspolitische Bedeutung für die deutsche Binnenwirtschaft zugesprochen. Gleichzeitig gilt die Bauwirtschaft sowohl in Deutschland als auch weltweit als eine der ressourcen- und energieintensivsten Branchen, in der vor allem Rohstoffe und Materialien, wie z. B. Sand, Kies und Wasser sowie Beton, Gips, Stahl, Aluminium und Kunststoffe (z. B. PVC), von entscheidender Bedeutung sind. Dabei entfiel bislang rund ein Drittel aller Baukosten auf die Aufwendungen für Baustoffe. Parallel dazu sind die Gewinnung, der globale Transport, die Herstellung bzw. Verarbeitung und die Entsorgung von Baustoffen für hohe Umweltbelastungen (z. B. CO2-Emissionen, Wasserverbrauch, Ozonbildung) verantwortlich.

In Folge der unterschiedlichen Aspekte haben Wissenschaft und Forschung den großen Bedarf für die Entwicklung fortschrittlicher Baustoffe und das beträchtliche Potenzial für deren Anwendung in der Bauwirtschaft erkannt. Bereits im Vorfeld der aktuellen Herausforderungen rund um die Knappheit von wichtigen Baurohstoffen und -materialien bzw. den derzeitigen Lieferengpässen und den damit einhergehenden hohen Preisanstiegen wurde die Problematik in verschiedensten Forschungstätigkeiten aufgriffen. Weltweit wird daher an der schrittweisen Weiterentwicklung von traditionellen Baumaterialien und -methoden geforscht. Dabei liegt das besondere Augenmerk auf der Entwicklung (multifunktionaler) Materialien, neuen Materialkombinationen sowie deren Eigenschaften und dem Einsatz radikal innovativer Baumaterialien und -methoden mit völlig neuen Fähigkeiten. Eine Vielzahl dieser neuartigen Ansätze und Lösungen sind im Bereich von sogenannten Green Building Materials (GBMs, umweltfreundliche Baustoffe) angesiedelt.

Im Allgemeinen sind GBMs über ihren gesamten Lebenszyklus nachhaltig und nicht gesundheitsschädlich. So sollen sie die Schonung knapper natürlicher Ressourcen fördern sowie die hohen Umweltbelastungen über die gesamte Lebensdauer von Baumaterialien reduzieren. In Veröffentlichungen werden Ressourceneffizienz, Energieeffizienz, Wassereinsparung, Raumluftqualität oder/und Bezahlbarkeit als wichtige Eigenschaften für GBMs bezeichnet. Somit umfasst das Gebiet der GBMs nicht nur Baumaterialien, die im allgemeinen Sprachgebrauch als „grün“ gelten (z. B. schnell nachwachsende Pflanzenmaterialien), sondern auch solche Baumaterialien, die bspw. recycelte Industriegüter (wie Flugasche) enthalten. Dabei müssen die Eigenschaften der neuartigen Materialien bspw. die Anforderungen an Sicherheit (z. B. Druck-, Spaltzug-, Biegefestigkeiten, Spannungs-Dehnungs-Verhältnis, Feuerbeständigkeit, Raumluftqualität), Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit erfüllen.

Im Bereich von schnell nachwachsenden Pflanzenmaterialien ist Holz ein traditioneller Baustoff. Es gilt dabei als eines der wichtigsten und bewährtesten Baumaterialien in der Bauwirtschaft überhaupt. Gleichzeitig nimmt die Bedeutung des Holzbaus bzw. des Baustoffs Holz im Zuge des Leitmotivs der umwelt- und energetisch effizienten Bauwirtschaft konstant zu. Daher konzentrieren sich Forschungsarbeiten häufig auf die Überprüfung der Eignung von besonders schnell nachwachsenden Holzarten (z. B. Kiefer, Eukalyptus, Bambus, Balsaholz) aber auch weiterer Sorten (z. B. Kokospalmenholz, Korkeiche). Parallel dazu werden auch andere Pflanzenarten (Hanf, Miscanthus (Elefantengras), Binsengewächse, Moose) auf mögliche Anwendungspotenziale untersucht. Ein wichtiger Bestandteil der Forschungen sind dabei Bioverbundwerkstoffe bzw. die Verbundbauweise zwischen Holz und Beton. Auch der Einsatz von Pflanzenmaterialien als Ersatzstoffe in der Beton-, Zement-, und Ziegelproduktion ist Gegenstand der Forschungen. Fortschritte erfolgen außerdem in der Erforschung bzw. Anwendung von Holz- und Pflanzenmaterialien in mehrgeschossigen Wohn- und Bürogebäuden, als Dämmstoffe, Beschichtungen und (sogar) als Energiequelle (piezoelektrisches Verhalten von Holz) sowie in der Vorfertigung von Holzbauwerken.

Im zweiten großen Forschungsbereich wird vor allem das Prinzip der Kreislaufwirtschaft verfolgt. Hierbei sollen bestehende Materialien und Produkte so lange wie möglich in dem Wirtschaftssystem der Bauwirtschaft gehalten werden, um den Wert von Ressourcen möglichst lange zu erhalten und die Ressourcenschonung und -effizienz zu verbessern. In diesem Kontext wird die Verwendung von (nicht) biologisch abbaubaren Abfallstoffen als Sekundärrohstoff für Baumaterialen untersucht, um die Umweltbelastung zu reduzieren. Hierbei werden industrielle Abfallstoffe (z. B. Flugasche, Schlacke, Hüttensand, Kupferfasern),  land- und forstwirtschaftliche Abfälle (z. B. Stroh, Knochenmehl, Reishülsen, Baumrinde), Siedlungsabfälle (z. B. Textilien, Glas, Gummi, Plastik) und Bauabfälle (z. B. Bauschutt, Bruchsteinmehl) als Ersatzstoffe für natürliche Ressourcen (z. B. Sand, Kies) und Zuschlagsstoffe erforscht. Die Anwendungsmöglichkeiten der GBMs reichen dabei von der Mörtel-, Zement- und Betonproduktion (z. B. Geopolymerbeton) über die Lehm- und Ziegelsteinproduktion (z. B. Dachziegel, Mauersteine) bis hin zu wärme- und schalldämmenden Baustoffen bzw. Ersatzstoffen im Innenausbau (z. B. Sandwichplatten, Innenwandbeschichtungen und -verkleidungen). Zudem werden auch GBMs mit thermochromen Eigenschaften entwickelt, die bei Temperaturänderungen ihre Farbe verändern können.

Die technologische Entwicklung unterschiedlicher GBMs ist weit fortgeschritten und hat die Marktreife bereits erreicht. Während bspw. die Holzbauweise bereits traditionell fest in der Bauwirtschaft verankert ist, haben innovative GBMs jedoch teilweise Probleme in Bezug auf ihre Akzeptanz am Markt. Wie bei anderen Baustoffen auch sind dafür möglicherweise fehlende Erfahrungen bzw. fehlendes Vertrauen und etwaige Haftungsrisiken verantwortlich.

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