Welche Auswirkungen haben beregnete Fassadenputze auf die Umwelt? Diese Frage stand mehr als zehn Jahre im Mittelpunkt eines Forschungsprojekts, das der Verband für Dämmsysteme, Putz und Mörtel (VDPM) und das Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP gemeinsam durchgeführt haben und das 2022 abgeschlossen wurde.
Der Titel des Projekts lautet „ Entwicklung eines Modells zur Bewertung der Umwelteigenschaften üblicher Putze und Mörtel “. Dabei ging es um die Fragestellung, inwieweit durch die Beregnung von Putzfassaden negative Folgen für die Umwelt entstehen, weil dadurch Rezepturbestandteile der Baustoffe in die umliegenden Böden oder sogar in das Grundwasser gelangen.
Langjährige Freilandversuche im Rahmen des Projekts ergaben, dass durch die Beregnung von Putzfassaden durchaus Stoffe aus dem Putzmörtel gelöst werden und in die Umwelt gelangen. Mithilfe von Simulationen kamen die Forschenden aber zu dem Schluss, dass es dadurch üblicherweise nicht zu einer Überschreitung von Grenzwerten für Boden und Grundwasser kommt. Das gilt zumindest für die untersuchten mineralischen Putzrezepturen.
Jahrelange Beregnungsversuche
Antworten auf die Fragestellung ihres gemeinsamen Projekts fanden VDPM und Fraunhofer IBP mithilfe von Freiland- und Laborversuchen beim Fraunhofer IBP in Holzkirchen. Dazu gehörte die jahrelange Freibewitterung von Putz- und Mörtelflächen verschiedener Größen und Materialbeschaffenheit. Parallel dazu gab es Laborversuche mit allen auf den Freiflächen eingesetzten mineralischen und pastösen Putzprodukten nach derzeit geltenden nationalen und europäischen Kriterien.
Für die Freilandversuche kamen mit Putz beschichtete Probeplatten zum Einsatz, die senkrecht auf eine Unterkonstruktion montiert und jeweils 18 Monate lang Wind und Wetter ausgesetzt waren (siehe Foto ganz oben). Nach jedem Regenereignis wurde das abgeflossene Wasser im Labor auf relevante Stoffe untersucht und deren Konzentration bestimmt. Darüber hinaus erfolgten auch Langzeit-Beregnungsversuche an eigens dafür errichteten Versuchshäusern. Ziel sämtlicher Versuche war es, unter Realbedingungen die Freisetzung von Stoffen aus den Putzmaterialien infolge von Beregnung zu erfassen.
Wohl keine Gefahr für Boden und Grundwasser
Als ein Ergebnis all dieser Untersuchungen wurden diejenigen Stoffe identifiziert, die grundsätzlich in die Umwelt gelangen können, wenn mit mineralischen Putzen beschichtete Fassaden beregnet werden. Dabei handelt es sich um Sulfat, Calcium, Chrom, Vanadium und Blei. Dieses Ergebnis basiert auf der Betrachtung verschiedenster Putzprodukte – darunter auch „Worst-Case-Rezepturen“. Im Klartext: Längst nicht alle mineralischen Putzrezepturen enthalten all diese Stoffe.
Die wissenschaftliche Aufarbeitung der Ergebnisse aus den Beregnungsversuchen hat Fraunhofer-Mitarbeiter Pablo Vega García wissenschaftlich aufbereitet. Er ist Experte für Ökologische Chemie und Mikrobiologie in der Abteilung Umwelt, Hygiene und Sensorik. Das Langzeit-Fassadenprojekt war Thema seiner Doktorarbeit, die er letztes Jahr abschließen konnte. Seine Doktorandenstelle wurde von VDPM und Fraunhofer IBP sowie weiteren Unternehmen der Baustoffindustrie ohne öffentliche Förderungen finanziert.
Die faktische Freisetzung der oben genannten Substanzen durch Beregnung von Putzfassaden bedeutet nach Angaben von García keineswegs automatisch, dass schädliche Folgen für Boden und Grundwasser zu erwarten sind. Das von dem Forscher entwickelte „3-Level-Modell“ legt vielmehr den Schluss nahe, dass zumindest bei mineralischen Putzen nicht mit der Überschreitung von Grenzwerten für Boden und Grundwasser zu rechnen ist.
Das Modell des Fraunhofer-Forschenden orientiert sich bei der Bewertung der Umweltkonformität an den Grenzwerten der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA). Solange die ermittelte Schadstoffkonzentration unter der so genannten Geringfügigkeitsschwelle liegt, gilt die im Sickerwasser vorhandene Stoffkonzentration als unbedenklich.
3-Level-Modell
Pablo Vega Garcías 3-Level-Modell betrachtet den Transport von Stoffen wie Sulfat, Calcium, Chrom, Vanadium und Blei vom Putz über den fassadennahen Boden bis hin zum Grundwasser. „Dazu müssen verschiedene Materialeigenschaften eines Produkts und die Wetterdaten eines beliebigen Standorts in Level 1 eingespeist werden“, erläutert Dr. Regina Schwerd vom Fraunhofer IBP.
„Level 1, das Fassadenwasserabflussmodell, erfasst unter anderem die Gesamtwassermenge, die bei einem Regenereignis auf die Fassade wirkt, den Wassertransportmechanismus auf der Fassade und das Abflussverhalten aufgrund unterschiedlicher Materialien“, beschreibt García selbst sein Modell. „In Stufe 2 werden für jede Probe die Konzentrationen von Schwermetallen im abgeflossenen Wasser gemessen und quantifiziert“, fährt er fort. „Dabei haben sich aufgrund ihrer hohen Konzentrationen Vanadium, Chrom und Blei als relevante Stoffe herausgestellt.“ Auf Level 3 schließlich wird eine Sickerwasserprognose vorgenommen. Nach Angaben des Forschers simuliert diese „den Stofftransport im Boden bis zum Erreichen eines definierten Ortes der Beurteilung und stellt den Bezug zu Grenzwerten her“.
Das Modell basiert also auf realen Messungen der ausgewaschenen Stoffe und verknüpft diese mit den meteorologischen Daten der jeweiligen Region und einer Simulation des Stofftransports im Boden. Nach Angaben des Fraunhofer IBP ermöglicht es somit eine exakte Prognose, mit der sich bereits in der Planungsphase einer Fassadengestaltung ermitteln lässt, welche Substanzen und wieviel davon der Fassadenbaustoff bei Regen abgeben wird.
Bauherren oder Architekturbüros haben damit erstmals die Möglichkeit, die Umweltverträglichkeit der infrage kommenden Fassadenbaustoffe schon bei der Planung zu bewerten. Die Hersteller von Putz und Mörtel können das Modell für die Entwicklung besonders umweltfreundlicher Produkte einsetzen.
Pastöse Putze noch unberücksichtigt
Das Modell funktioniert bisher aber nur für die anorganischen, mineralische Putze. Für pastöse Putzsysteme ist es bisher noch nicht einsatzfähig, vor allem weil hier noch keine Klarheit über die einzugebenden Szenarien und Parameter für die Sickerwasserprognose besteht (Level 3).
Zu den pastösen Putzen gehören Dispersionsputze, Silikonharzputze und Silikatputze . Sie enthalten organische Bindemittel – in der Regel Kunstharz -Dispersionen und/oder Silikonharz. Was mögliche Umweltfolgen durch Beregnung solcher organischer Putzflächen betrifft, ist die Situation noch einmal eine andere als bei den mineralischen Putzen. Pablo Vega García: „Mineralischer Putz enthält anorganische Schwermetalle wie Chrom, Vanadium und Blei, pastöse Putze enthalten Biozide“.
Dieser Text ist eine Aktualisierung des Beitrags „Putzfassaden-Forschung abgeschlossen“ von November 2022.