Bauen der Zukunft: Erstes Carbonbeton-Haus entsteht in Dresden

Die meisten Betonbauteile erhalten ihre Zugfestigkeit durch eine Stahlverstärkung. Doch zum Schutz vor Rost muss der mit einer dicken Schicht Beton überlagert werden. Das verbraucht große Mengen Sand, Kies, Zement oder Wasser und verursacht CO²-Emissionen.

Der neue Verbundwerkstoff Carbonbeton dagegen braucht weniger Beton, hat eine bessere Zugkraft, ist leichter und haltbarer. Nach ersten Erfahrungen im Brückenbau und bei Sanierungen entsteht nun auf dem Gelände der TU Dresden ein erstes Carbonbeton-Haus.

Carbonbeton: Nachhaltigkeit und Ressourcenschutz neu gedacht

Schon seit den 90-er Jahren untersuchen Dresdner Forscher an einem Verbundwerkstoff aus textilen Fasern und Hochleistungsbeton. Carbonbeton besteht aus Kohlenstofffasern, die dünner sind als das menschliche Haar. Rund 50.000 Fasern werden zu einem Garn zusammengefasst und zu einer mattenähnlichen Struktur gewebt. Die kann man in jede Form biegen. Weil das Gewebe nicht rostet, ist auch weniger Beton nötig.

Bauteile für den Hausbau werden leichter und filigraner. Laut Experten der TU Dresden wird 80 Prozent Material gespart und CO2 Emissionen um 50 Prozent verringert. Trotzdem ist Carbonbeton sechsmal belastbarer als Stahlbeton.

Mittlerweile beteiligen sich mehr als 140 Forschungseinrichtungen, Baufirmen und öffentliche Einrichtungen an dem deutsche Bauforschungsprojekt „C³“ (Carbon - Concrete - Composite). Das Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt das Projekt mit 45 Millionen Euro.

Carbonbeton-Haus in Dresden: Raus aus der Forschung, rein in die Praxis

Mit dem weltweit ersten Carbonbeton-Haus auf dem Campus der TU Dresden will die Forschungsgruppe jetzt die Langzeittauglichkeit des Verbundwerkstoffs erforschen. Der Entwurf „Cube“ von Henn Architekten sieht ein Gebäude mit einer Grundfläche von 220 Quadratmeter vor, das Platz für ein Laboratorium und Veranstaltungen der TU Dresden bieten soll. Anhand des Bauwerks will man untersuchen, wie sich Carbonbeton in der Praxis schlägt, Kosten analysieren und architektonische Möglichkeiten zeigen. Die Fertigstellung ist im Frühjahr 2022 geplant.

Das Carbonbeton-Haus besteht aus zwei konstruktiven Bauteilen, die kaum unterschiedlicher sein könnten.

• Im Zentrum des Baus steht ein dunkel gefärbter Kubus (BOX) aus Carbonbeton-Fertigteilen, die im Betonwerk Oschatz in Sachsen vorgefertigt wurden. Das zeigt: Carbonbeton lässt sich seriell vorfertigen; Transport und Montage der leichten Bauteile benötigt weniger Energie.
• Wie formbar Carbonbeton sein kann, zeigt das Dach des Carbonbeton-Hauses Cube (TWIST). Zwei 30 Meter lange und in sich verdrehte Carbonbeton-Elemente sollen Dach und Wände verkleiden und eine tragende Struktur bilden. Tageslicht wird der Bau über ein Lichtband entlang des Firstes erhalten. Unter dem Dach bildet eine Glasfassade den Raumabschluss.

Carbonbeton: Baustoff der Zukunft?

Carbonbeton könnte das Bauwesen zukünftig auf den Kopf stellen, wie andere Initiativen einen Beitrag zum Umweltschutz leisten und filigranere Bauweisen ermöglichen. Auf rund 200 Jahre Lebensdauer schätzt C³ den neuen Baustoff. Auch rcyceln soll möglich sein: Untersuchungen zeigen, dass sich die Kohlenstofffasern und Beton trennen und wiederverwenden lassen.

Bis zur Marktreife wird es allerdings noch dauern. Carbonbeton ist deutlich teurer als Stahlbeton. Ein Kilogramm Stahlbeton kostet in der Herstellung rund 1 Euro, ein Kilo Carbonbeton 20 Euro. Weil aber bis zu 80 Prozent Material gespart werden können, könnte der Gesamtpreis sinken.

Ein weiterer Wermutstropfen: Derzeit wird Carbonbeton noch aus erdölbasierten PAN-Fasern hergestellt. Allerdings sollen zukünftig auch andere Stoffe infrage kommen; zum Beispiel Lignine, ein „Abfallprodukt“ aus Holz, das bei der Papierherstellung übrigbleibt.

Rund 1,6 Milliarden Tonnen Zement, zehn Milliarden Tonnen Sand und Kies und eine Milliarde Liter Wasser werden pro Jahr weltweit im Betonbau verwendet. Lässt sich der Anteil an Beton reduzieren, bedeutet dies ein Meilenstein für im ökologischen Wohnungsbau und wird zur interessanten Alternative zu Holz.