zum Newsletter anmelden
 

Nanotechnologie am Bau

Bei der Vorsilbe „Nano“ denkt man an Geschichten aus der Science-Fiction-Ecke. Kaum ein Blockbuster in diesem Genre, der ohne Nanotechnologie auskommt: Die kleinen Nanobots haben dort stets einen filmreifen Auftritt – z. B. als unsichtbare Killer, die Jagd auf Menschen machen. In der Realität werden die Nanoteilchen, die größentechnisch zwischen einem Atom und einem Bakterium angesiedelt sind, als Zukunftstechnologie mit großem Potenzial gesehen.

Innovationen in diesem Bereich sollen in zahlreichen Branchen segensreichen Nutzen bei der Entwicklung neuer Produkte stiften. In unseren Alltag haben die Nanopartikel jedenfalls längst Einzug gehalten. In Sonnencremes gewährleisten sie z. B. Schutz vor ultravioletter Strahlung. Brillenträgern verhelfen sie zu mehr Durchblick, weil die Gläser mit einer speziellen schmutz- und wasserabweisenden Nanoschicht versiegelt werden. In der Autoindustrie sorgen nanohaltige Lacke für eine höhere Kratzfestigkeit während mit dem Einsatz von Nanopartikeln in Fassadenfarben selbstreinigende Oberflächen geschaffen werden.

Auch in der Baubranche kommen immer mehr Produkte auf den Markt, die nanotechnologische Effekte aufweisen. Die Anwendungsmöglichkeiten der winzigen Teilchen sind vielseitig, weil sie dazu beitragen, die Baustoffe in ihren mechanischen, energetischen, hygienischen oder ästhetischen Eigenschaften zu verbessern. Umwelt- und Wettereinflüsse auf die Oberflächen können reduziert, die Robustheit der Baumaterialien erhöht, die Zugfestigkeit verstärkt werden. Die Baustoffe sind resistenter gegenüber der Ausbreitung von Schimmelpilzen und Algen, wodurch die Langlebigkeit der Bauwerke erhöht wird.

Am Beispiel Beton wird deutlich, wie groß die Entwicklungsmöglichkeiten bei der Nanotechnologie im Bauwesen sind. Es handelt sich um einen alten Baustoff, der zwar seit langem und überall Verwendung findet, aber trotzdem nicht frei von Schwächen ist. Bei seiner Aushärtung bleiben Poren übrig, die Feuchtigkeit durchlassen und Schäden am Bauwerk hinterlassen. Mit der Zugabe von Nanopartikeln könnte Beton noch widerstandsfähiger gemacht werden. Eine Reduzierung vom Porenraum würde zudem schlankere Wandaufbauten  möglich machen, was sowohl Material als auch Energie einsparen könnte. Am Nanobeton wird zwar noch geforscht, sein Vorläufer, Ultrahochfester Beton (UHPC), wird jedoch bereits für Spezialanwendungen eingesetzt.

Auch bei Oberflächenschutzsystemen für Betonbauwerke wird auf die Nanotechnologie zurückgegriffen. Durch die Ausbildung von Nanostrukturen werden die Eigenschaften soweit verbessert, dass die Beschichtungen nicht nur Betonschutz bieten, sondern auch Verschmutzungen durch Farbschmierereien standhalten. Gerade bei Brückenkonstruktionen kann der vorbeugende Graffitischutz hohe Instandhaltungskosten reduzieren.

Um Holz zu schützen kommen auch Produkte zum Einsatz, welche Nanomaterialien enthalten können. Ziel ist eine Verbesserung des UV-Schutzes, der Kratzbeständigkeit oder eine Verhinderung von Bakterienwachstum. Erreicht werden diese Eigenschaften durch Zugabe von Zinkoxid-, Eisenoxid-, Siliziumdioxid- oder Silber-Nanopartikeln.

Mit Hilfe der Nanotechnologie lässt sich sogar die Umgebungsluft reinigen. Dachstein-Oberflächen aus Mikrobeton mit nano-kristallinem Titandioxid neutralisieren Schadstoffe aus Abgasen: Unter Sonnenlicht werden Stickoxide in Nitrat umgewandelt und später vom Regen in die Kanalisation abtransportiert. Nebenbei bleiben die Dachsteine lange sauber und frei von Verschmutzungen.

Doch bei aller Euphorie ist auch Vorsicht geboten: Die möglichen Gefahren für Mensch und Umwelt bei Tätigkeiten mit Nanomaterialien werden noch erforscht – hier fehlt es an Langzeiterfahrung.

(Autor: Paul Deder)

Weitere Artikel:

Dämmstoff zum Anbeißen

Dämmstoff zum Anbeißen

Debatten und Vorträge über die Nachhaltigkeit im Baugewerbe stehen auf beinahe jeder Branchenveranstaltung als Must-have auf der Tagesordnung. Verständlich, denn der Rohstoffeinsatz im Bauwesen ist enorm: allein in Deutschland werden jährlich über 500 Mio. t an mineralischen Materialien verbaut. Folglich bietet dieser ressourcenintensive Wirtschaftszweig auch enorme Einsparpotenziale.

mehr lesen

Warmasphalt als Klimaretter

Warmasphalt als Klimaretter

Die Arbeit im Straßenbau ist ein schweißtreibender Job: Auch wenn die Temperaturen im Sommer auf über 30 °C klettern, sind schattige Plätzchen für die Bauarbeiter tabu. Sie müssen nämlich dorthin, wo die heiße schwarze Masse die Umgebungstemperaturen ins Unerträgliche  hochtreibt. Hinzu kommen die beim Asphalteinbau freiwerdenden Gefahrstoffe, die beim Einatmen zu Gesundheitsrisiken und Berufskrankheiten führen können.

mehr lesen

"Luftig" bauen mit Gradientenbeton

Gradientenbeton

Der sparsame Umgang mit Rohstoffen ist angesichts der wachsenden  Weltbevölkerungzahl und knapper werdenden Ressourcen eine der größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. Da das Bauwesen zu mehr als der Hälfte des globalen Ressourcenverbrauchs beiträgt, wird mit Hochdruck daran gearbeitet, durch ökologische Materialauswahl, Wiederverwendbarkeit von Baustoffen und ressourcensparende Architektur das Bauen nachhaltiger zu machen.

mehr lesen

Asche zu Beton

Beton-Rohstoff

Jeden Tag produziert die Weltbevölkerung rund 3,5 Mio. t Müll, wobei gerade die Industrieländer in Europa und Nordamerika den größten Teil dazu beitragen. Auch Deutschland sorgt trotz Saubermann-Image dafür, dass die Müllberge weiter anwachsen. So haben wir in 2018 über 400 Mio. t Müll produziert – eine Zahl, die trotz aller Nachhaltigkeits-Bemühungen von Jahr zu Jahr weiter ansteigt.

mehr lesen

Holzschaum statt Styropor

Holzschaum statt Styropor

Eine gesunde Lebensweise gewinnt für die Menschheit immer stärker an Bedeutung. Dazu gehört auch, ökologisch zu bauen und zu wohnen. Aus diesem Grund achten immer mehr Bauherren darauf, dass der Bau der eigenen vier Wände mit geringstmöglichen Auswirkungen auf die Umwelt vonstatten geht. Eine gute Möglichkeit, die eigene Öko-Bilanz zu verbessern, ist der Einsatz von natürlichen Dämmstoffen wie Hanf, Flachs, Kork oder Wolle. In der Herstellung sind sie klimafreundlich und bringen gute bis hervorragende Dämmeigenschaften mit, sodass hierbei Ökologie und Energieeffizienz in Einklang gebracht werden können.

mehr lesen

OP-Masken als Straßenbaustoff?

OP-Masken als Straßenbaustoff

In den letzten Monaten sind sie zu unseren treuen Begleitern geworden: Die Mund-Nase-Masken sind für die Meisten ein lästiges Accessoire und doch auch ein hilfreiches Mittel gegen einen noch schlimmeren Verlauf der Pandemie. Die Kehrseite der Medaille: Die kleinen Lebensretter verschmutzen als Wegwerfartikel die Umwelt und lassen die Abfallberge wachsen. Umweltorganisationen gehen davon aus, dass im vergangenen Jahr rund 1,5 Mrd. Masken in die Weltmeere gespült wurden und dort für zusätzlichen Plastikmüll gesorgt haben. Doch auch richtig entsorgte Anti-Corona-Einwegprodukte wie Masken, Latex-Handschuhe und Schutz-Overalls sorgen für Unmengen an Müll. Allein in Deutschland erwartet man aus diesem Grund ein zusätzliches Abfallaufkommen von 1,1 Mio. t jährlich.

mehr lesen

Wohnen, wo andere arbeiten

Büros zu Wohnungen

Seit Jahren ist bezahlbares Wohnen in den Städten Wunschdenken. Mehr noch – auch für die Mittelschicht ist der Kauf einer Immobilie in strukturstarken Regionen zu einem Ding der Unmöglichkeit geworden. Bauland ist so gut wie nicht vorhanden, sodass den Familien oft nur noch die Wahl bleibt, weiter aufs Land zu ziehen oder zu abgenutzten und verbrauchten Immobilien aus den 70ern zu greifen, um sie für teuer Geld zu sanieren.

mehr lesen

Das Konzept der Schwammstadt

Schwammstadt

München, Stuttgart oder Düsseldorf gehören zu den Städten mit den besten Wirtschaftsperspektiven in Deutschland. Auch aus diesem Grund zieht es die Menschen – vor allem die jungen Erwachsenen – in die Metropolen. Um diese enorme Nachfrage zu bedienen, wird in den Städten immer mehr baulich nachverdichtet – zu Lasten von Frei- und Grünflächen. Denn die Bautätigkeiten führen dazu, dass immer mehr Fläche versiegelt wird, wodurch das Niederschlagswasser nicht auf natürliche Art und Weise versickern kann und in der Folge vermehrt an der Oberfläche abfließt. Allein in Berlin nimmt z. B. die versiegelte Fläche jährlich um ca. 1 % zu, was zum einen das natürliche Grundwassersystem unter der Stadt negativ beeinflusst und zum anderen die Abwassersysteme der Stadt weiter belastet.

mehr lesen