Weltweit wachsen die Städte rasant. Laut einem UN-Bericht entstehen so viele neue Gebäude, dass rechnerisch alle fünf Tage eine Stadt von der Größe der französischen Hauptstadt Paris hinzukommt. Das hat einen hohen CO2-Preis.
Menges: Ja, die Art und Weise, wie wir derzeit bauen, hat eine dramatisch schlechte Umweltbilanz. Der Bausektor ist für knapp 38 Prozent der globalen CO2-Emissionen, für 40 Prozent des Energie- und Ressourcenverbrauchs und für 50 Prozent des globalen Müllaufkommens verantwortlich. Ein erheblicher Teil davon entfällt auf die Bauerstellung. Daher ist es eine große Herausforderung, erneuerbare Alternativen zur CO2-intensiven Beton- und Stahlbauweise zu finden.
Um das Bauen nachhaltiger zu machen, setzen Sie auf regional erzeugte, nachwachsende Rohstoffe. Können Sie ein Beispiel nennen?
Menges: Im vergangenen Jahr haben wir die weltweit erste Hybrid-Konstruktion aus Flachsfaser und Holz hergestellt: den Hybrid-Flachs-Pavillon auf der Landesgartenschau in Wangen im Allgäu. Flachs kann zwei- bis dreimal im Jahr geerntet werden – ein Vorteil dieses biobasierten Werkstoffs gegenüber Holz, denn Bäume brauchen sehr viel mehr Zeit zum Wachsen. Die Bauweise senkt den Bedarf an Holz und den CO2-Fußabdruck des Gebäudes. Zudem lässt sich der Pavillon vollständig rückbauen und wiederverwerten. Es ging uns um die Frage, wie wir den Kanon von natürlichen Baustoffen erweitern können.
Sie verbinden klimafreundliches und digitales Bauen. Was ist das Neue an Ihrer Fertigungsweise?
Menges: Bisherige Ansätze beruhten meist darauf, bekannte Prozesse zu automatisieren beziehungsweise zu digitalisieren. Ein Beispiel sind Mauerroboter, die Ziegelsteine eigenständig aufeinandersetzen können. Echte Kreativität im Umgang mit den vollen Potenzialen digitaler Techniken sieht anders aus. Die Flachsfasern für den Pavillon wurden in einem sogenannten kernlosen Wickelprozess hergestellt: Ein Roboter platziert die Faserstränge frei zwischen zwei wiederverwendbaren Rahmen, die im Raum gespannt sind. Die Form des Bauteils ergibt sich aus dem Zusammenwirken der Fasern, ohne dass ein fester Kern oder Formenbau zum Ablegen des Materials benötigt wird. So entsteht ein filigranes Netz aus Fasern, das an traditionelle Flechtwerke und biologische Strukturen erinnert. Diesen neuartigen Ansatz zur additiven Fertigung haben wir an der Universität Stuttgart entwickelt.
Was sind die Vorteile der Methode?
Menges: Das Netzgeflecht ist außergewöhnlich leicht und ressourceneffizient. Wir können dabei jedem Bauteil eine maßgeschneiderte, individuelle und ausdrucksstarke Form geben, ohne wirtschaftliche Nachteile gegenüber einer konventionellen Serienfertigung zu haben. Zudem entstehen keine Produktions- oder Materialabfälle. Im Hybrid-Flachs-Pavillon ist unsere Forschung der vergangenen Jahre zusammengeflossen. Den Boden dafür hat ein Projekt aus dem Jahr 2017 bereitet, das die Baden-Württemberg Stiftung gefördert hat. Viele der Erkenntnisse konnten wir auf Folgeprojekte übertragen. Dabei hat uns auch wieder die Natur inspiriert.
Inwiefern?
Menges: Gemeinsam mit Kollegen in Freiburg realisierten wir 2023 zum Beispiel die weltweit erste energieautarke Fassadenstruktur: Die Beschattungselemente des Gebäudes passen sich selbstständig an das Wetter an, öffnen und schließen sich also automatisch, ohne dass dafür Strom gebraucht wird. Die Struktur des Biomaterials selbst ist die Maschine, die alles antreibt. Als Vorbild dienten uns Kiefernzapfen, die sich durch Veränderungen von Luftfeuchtigkeit und Temperatur ebenfalls ohne Energieaufwand öffnen und schließen.
Wie optimistisch sind Sie, dass sich Lösungsansätze wie diese durchsetzen?
Menges: Wir sehen, wie selbst riskante Forschungsarbeiten, die zunächst einen unklaren Anwendungshorizont haben, mit einer gewissen Durchhaltefähigkeit und Passion ihren Weg in die Praxis finden können – und dann tatsächlich neue Möglichkeiten erschließen. Das macht mich schon einmal sehr zuversichtlich! Was mir aber auch persönlich wichtig ist: Die beteiligten Forschenden sind inzwischen über den Globus verteilt und wirken als Multiplikatoren für diese Lösungsansätze. Ein Beispiel ist eine wissenschaftliche Mitarbeiterin, die ich damals für das Förderprojekt der Baden-Württemberg Stiftung gewinnen konnte. Sie startete damit ihre Karriere als Forscherin. Jetzt wurde sie als Assistant Professor an die Cornell University berufen, die zu den renommiertesten Unis der Welt zählt.
