Forschende des Fraunhofer WKI haben nachgewiesen, dass sich Buchenholz als Holzfaserdämmstoff in Form von Matten oder Schäumen nutzen lässt. Ein Anwendungsbeispiel sind Hochlochziegel, die mit Dämmmatten aus Buchenholzfasern gefüllt sind. Außerdem haben die Projektpartner gemeinsam ein finales Konzept für eine Pilotanlage zur Herstellung von Dämmstoffen auf Basis von Buchenholz entwickelt.
Flexible Holzfasermatten eignen sich hervorragend für die Wärmedämmung von Gebäuden, beispielsweise als Zwischensparrendämmung oder als Füllstoff für Wärmedämmziegel. Holzfaserdämmstoffe werden derzeit vorwiegend aus Nadelholz hergestellt. Aufgrund des Klimawandels, der dadurch verursachten Waldschäden und des damit verbundenen Waldumbaus verändert sich das Rohstoffangebot jedoch ständig. Nadelholz ist möglicherweise nicht immer verfügbar. Buchenholz steht dagegen in größeren Mengen zur Verfügung. Daher wollten die Forschenden herausfinden, ob sich Holzfaserdämmstoffe auch aus Buchenholz herstellen lassen.
»Um für die Bauindustrie eine verlässliche Rohstoffbasis für Holzfaserdämmstoffe sicherzustellen, haben wir mit der Firma Loick Biowertstoffe GmbH Dämmmatten und neuartige Holzschaumgranulate aus Buchenholzfasern entwickelt. Die Füllung von Hochlochziegeln haben wir in Kooperation mit dem Ziegelwerk Bellenberg Wiest GmbH & Co. KG getestet. Die Umsetzung im Pilotmaßstab wurde auf einer Mietanlage der Georg-August-Universität Göttingen durchgeführt. Gemeinsam mit der Japes GmbH wurde ein finales Konzept für den Bau einer Pilotanlage entwickelt. Mit unserem Projekt haben wir eine nachhaltige Perspektive für die Bauwirtschaft sowie eine hochwertige Nutzungsmöglichkeit für Buchenholz geschaffen«, berichtet Dr. Nina Ritter, Gruppenleiterin am Fraunhofer WKI.
Die Forschenden untersuchten, mit welchen Verfahren das Buchenholz zu Faserstoffen für die Herstellung von Dämmmatten sowie von Holzschaum bzw. Holzschaumgranulat aufgeschlossen werden kann. Hierbei wurde unter anderem auch geringwertiges Schadholz eingesetzt. Das Team entwickelte Dämmstoffmatten mit Rohdichten von 50–100 kg/m³ aus Buchenholzfasern in Kombination mit Bikomponentenfasern. Dabei wurden verschiedene Faserherstellungsverfahren getestet. Aufgrund der flexiblen Einstellbarkeit der Fasergeometrie erwies sich der Refiner als das technisch bevorzugte Verfahren. Mithilfe einer optimierten Spikerolle konnte die Zugabe von Bikomponentenfasern erheblich reduziert und die Durchmischung von Holz- und Kunststofffasern deutlich verbessert werden.
Ein weiterer Aspekt der Forschungsarbeit war die Weiterentwicklung der Faserlegung. Die Fasern werden durch Ausrichtung als Fließ gestreut. Damit kann die Wärmeleitfähigkeit gesteuert und eine gute Dämmwirkung erzielt werden. Die Forschenden fanden heraus, dass die thermische Leistungsfähigkeit der Matten im Vergleich zu etablierten Dämmmaterialien wettbewerbsfähig ist.
Ergänzend dazu evaluierten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Brandschutzmittel. Dabei zeigte sich, dass eine Zugabe von Ammoniumsulfat ein geeigneter Standard ist. Untersuchungen zu mechanischen, hygrischen und brandschutztechnischen Eigenschaften bestätigen die prinzipielle Eignung der Buchenholzdämmstoffe für den Einsatz in gefüllten Hochlochziegeln und auf der Baustelle.
Als konkretes Anwendungsbeispiel haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in diesem Projekt die Füllung von Hochlochziegeln in Kooperation mit dem Ziegelwerk Bellenberg Wiest GmbH & Co. KG getestet. Die Forschenden fanden heraus, dass eine homogene Steifigkeit und gleichmäßige Stärke der Matten der Schlüsselfaktor für einen stabilen, industrietauglichen Füllprozess ist. Lochbildabhängige Ziegel wurden mit Matten, lochbildunabhängige Ziegel mit Holzschaumgranulat und Holzfasersuspensionen gefüllt und praktisch erprobt.
Ein besonderer Fokus im Projekt lag auf der Kreislaufführung. Die Projektpartner konnten nachweisen, dass sich die gefüllten Ziegel nach dem Rückbau mechanisch aufschließen lassen. Die Füllungen können durch Nass- oder Windsichtung vom Ziegelmaterial getrennt werden. Die zurückgewonnenen Dämmstoffmatten können bei höheren Temperaturen zu dichten Holzwerkstoffplatten (> 1.000 kg/m³) verpresst werden. Damit entsteht ein zweiter Nutzungszyklus und ein recyclinggerechtes Gesamtsystem, das sich prinzipiell in etablierte Baustoff-Recyclingströme integrieren lässt.
Durch die Nutzung von Buchenholz für die Herstellung von Holzfaserdämmstoffen steht eine wirtschaftlich attraktive Lösung für die zukünftig anfallenden Buchenholzmengen zur Verfügung. Dies ist ein wichtiger Schritt zur Sicherung und Verbreiterung der Rohstoffbasis mit Blick auf den klimawandelbedingten Waldumbau. Um die Ressource »Buchenholz« noch effizienter auszuschöpfen, wäre es auch denkbar, das neue Holzschaumgranulat als Füllstoff für Transportverpackungen einzusetzen.