Das Fraunhofer-Institut für Holzforschung arbeitet zusammen mit Forschungspartnern an der Optimierung von Pflanzenfasern, um diese als Verstärkungselemente in großflächigen, dünnen zementgebundenen Platten einzusetzen. Dadurch sollen bislang ungenutzte pflanzliche Reststoffe einer höheren Wertschöpfung zugeführt werden.
„Durch die Nutzung biobasierter anstatt synthetischer Fasern als Verstärkungselement im Zement wollen wir die mechanischen Eigenschaften erhöhen“, erläutert Dr. Nina Ritter, Gruppenleiterin am Fraunhofer-Institut für Holzforschung/Wilhelm-Klauditz-Institut (Fraunhofer WKI). „Durch diese Werkstoffkombination kann die Dauerbeständigkeit und damit der Nutzungszyklus der Bauteile erhöht und verlängert werden. Gleichzeitig wollen wir so die Produktionskosten verringern und die Ökobilanz verbessern.“
Verbundprojekt mit Brasilien
Das Verbundprojekt mit dem Namen „N-FRICS“ hat im März 2023 begonnen und soll bis Ende Februar 2025 abgeschlossen sein. Das Fraunhofer WKI arbeitet darin zusammen mit der Hochschule Bremen, dem Maschinenbau-Unternehmen CSP Technologies sowie Partnern aus Brasilien.
Die Projektförderung erfolgt über das Eureka-Programm „Globalstars“. Die Forschungsinitiative Eureka ist ein globaler Zusammenschluss von über 40 Ländern und der Europäischen Kommission. Über Globalstars ist die Zusammenarbeit mit jeweils einem Land außerhalb des Eureka-Netzwerks möglich – in diesem Fall Brasilien.
Laut Website der Hochschule Bremen verfolgt N-FRICS das Hauptziel, zementgebundene Plattenwerkstoffe mit modifizierten Naturfaserverstärkungen zu entwickeln. Dabei gehe es um die Anwendung im Außenbereich – zum Beispiel für Gebäudehüllen. Ziel sei es, holzbasierte Naturfasern und andere Lignocellulose-Fasern derart zu behandeln, dass sie einer Verwendung in zementgebundenen Werkstoffen gerecht werden.
Diese Werkstoffe sollen mithilfe der Naturfasern zäher, dimensionsstabiler und beständiger werden. Zugleich sollen sich die Produktionskosten reduzieren. Das übergeordnete Projektziel bestehe in der Erhöhung der Wertschöpfung von bislang weitestgehend ungenutzten pflanzlichen „Koppelprodukten“ sowie in einer Verbesserung der CO2-Bilanz der zementgebundenen Platten.
Funktionalisierungen unterschiedlicher Fasern
Nach Angaben des Fraunhofer WKI werden im Rahmen des Projekts unterschiedliche Naturfasern wie Sisal, Bambus und Eukalyptus verschiedenen Funktionalisierungen in Verbindung mit nanofibrillierter Cellulose unterzogen. Die Funktionalisierungen müssen so erfolgen, dass eine Verwendung der Naturfasern im Zement ermöglicht werden kann.
Ein Hauptziel der Forschenden im Bereich der Funktionalisierung ist die Faserbeständigkeit in wässriger Umgebung sowie die Erzielung einer optimalen Anbindung zwischen Fasern und Zementmatrix. Die optimierten Fasern sollen als Verstärkungselemente in großflächigen, dünnen, zementgebundenen Platten dienen.
Im Projekt soll die Beziehung zu brasilianischen Werk- und Baustoffherstellern auf- und ausgebaut werden. Für die deutsche Industrie sollen konkrete Aufträge zur Konzeptionierung und Fertigung kompletter Produktionsanlagen entstehen.