Supermaterial aus der Natur Diese Meeresschnecke kann die Baubranche revolutionieren

Supermaterial aus der Natur Diese Meeresschnecke kann die Baubranche revolutionieren
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Supermaterial aus der Natur

Diese Meeresschnecke kann die Baubranche revolutionieren
High Tech – Super Baustoffe aus der Natur

Forschern der Universität Augsburg dient diese aus Neuseeland stammende Meeresschnecke als Vorbild bei der Entwicklung eines besonders stabilen Betons.

Die Abalone ist eine Delikatesse in Asien. Doch die Meeresschnecke sorgt gerade aus einem anderen Grund für Furore. Sie könnte die Baubranche revolutionieren – das Geheimnis steckt in ihrer Schale.

Die Schalen sind nur wenige Millimeter dick, aber hundertmal stabiler als Beton. Das Wesen, das solch ein Material herstellen kann, heißt Abalone. Es handelt sich um eine Meeresschnecke. Auch der Name Seeohr ist gebräuchlich.

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Wie macht die Abalone ihre Schale so stabil? Diese Frage beschäftigt den Physiker Dirk Vollmer schon lange Zeit. Auf seinem Schreibtisch lag ein Exemplar, das Innere schimmerte im schönsten Perlmutt. Der Schreibtisch steht weit weg vom Meer, in Augsburg, am Institut für Materials Resource Management (MRM) der dortigen Universität.

Vollmer sucht nach neuen Materialien, nach Baustoffen, die ökologisch hergestellt werden können. Die Schale der Abalone ist ein solches Material, das zum Vorbild für neue Werkstoffe werden könnte. Genauer: zum Vorbild für einen Superbeton. Dieser Beton gehört zu den großen Projekten seines Instituts und soll der Bauindustrie zu mehr Nachhaltigkeit verhelfen. “Wir sind dicht dran, die Schneckenschalenrezeptur zu entschlüsseln”, erklärt er.

Der Schlüssel zur großen Stabilität der Schneckenschale scheint in dem besonderen Aufbau aus Kohlenstoff zu stecken. Dadurch kann die Schale dünn sein, aber viel aushalten.

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Gute Ökobilanz

Für die Industrie würden die Forscher den Kohlenstoff mit Kunststoff verbinden – zu sogenannten kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK). Mit einem Mix aus Carbonfasern ließen sich bis zu zwei Drittel des Volumens des herkömmlichen Betons einsparen, so die Experten. “Bedenkt man die Ökobilanz der Zementproduktion, hätten wir auf einen Schlag ein Problem weniger”, sagt Vollmer. Bislang gehört die Herstellung von Beton zu den größten Verursachern des Kohlendioxidausstoßes weltweit.

Doch der Physiker warnt auch vor zu viel Euphorie. Kohlenstoff ist ein begehrter Baustoff, beispielsweise auch in der Auto- und Luftfahrtindustrie. Wollte man alle Häuslebauer mit dem neuartigen Beton ausstatten, so würde das laut Volkmer den weltweiten Bestand an Carbon übersteigen. “Aktuell ist die Produktion schon so gut wie erschöpft”, sagt er. Bislang kommen jedes Jahr rund 40.000 Tonnen des “schwarzen Goldes” auf den Markt.

Michael Heine vom MRM hat sich auf die Entwicklung von Carbonfasern spezialisiert. “Im Vergleich zu traditionellen Baustoffen müssen wir uns bei Carbon keine Gedanken über Haltbarkeit oder Umwelteinflüsse machen”, erklärt er.

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Heine rechnet in den kommenden Jahren mit einer Verdopplung der Produktionsmenge. Dass der Nachschub nicht ausgeht, liegt vor allem am Grundstoff Polyacrylnitril (PAN). Der ist Hauptbestandteil von Polyacryl und in fast jedem Kleidungsstück zu finden. “Bisher werden nur etwa sechs Prozent des jährlichen PAN-Aufkommens zur Carbonherstellung genutzt”, erklärt Heine. In dem Augsburger Institut suchen die Wissenschaftler nun nach neuen Produktionsverfahren.

Augsburg gehört bundesweit zu den größten Forschungsstandorten im Bereich der kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffe. “Durch die Leichtbauweise trägt die Faserverbundtechnologie den so wichtigen Umweltgedanken mit”, sagt Institutsleiter Siegfried Horn.

Zusammen mit Unternehmen und Forschungseinrichtungen wie dem Fraunhofer Institut und dem Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrum werden in Augsburg Projekte bis zur Serienreife begleitet. “Durch unsere interdisziplinäre Herangehensweise sind wir in der Lage, die Prozesskette von der Idee über den Entwurf bis hin zur industriellen Anwendung abzubilden”, erklärt Horn. So war das MRM auch an der Konzeption des Airbus A350 beteiligt, die 900er-Serie des Fliegers besteht zu mehr als 50 Prozent aus Carbon.

Von der Forschung zur Produktion ist es dann im wahrsten Sinn nicht mehr weit: Carbonteile werden auch von der Augsburger Airbus-Tochter Premium Aerotec, die Flugzeugrümpfe fertigt, verarbeitet. Die Kooperation hat bereits zur automatisierten Herstellung von CFK-Bauteilen geführt. Vor wenigen Wochen begann in Augsburg die Fertigung von Carbonrümpfen für den Airbus A350-1000.