Strohdämmung aus dem Drucker als Alternative zu Mineralwolle?
3D-gedrucktes Stroh als neue Dämmstoff-Alternative: Wie ein Forschungsteam den Weg zu nachhaltiger Gebäudedämmung bereiten will.
Stroh wird schon lange als Baumaterial verwendet. US-Forschende haben es nun so modifiziert, dass es mit Hilfe eines 3D-Druckers zu einem Dämmstoff verarbeitet werden kann.
Foto: Smarterpix / Veneratio
Die Wärmedämmung von Gebäuden trägt entscheidend zur Energieeffizienz bei. Doch herkömmliche Dämmstoffe wie Glas- oder Steinwolle stehen zunehmend in der Kritik. Ihre Herstellung erfordert viel Energie und verursacht hohe CO₂-Emissionen. Ein Forschungsteam aus den USA stellt nun eine Alternative vor: 3D-gedrucktes Weizenstroh.
Die Wärmedämmung von Gebäuden ist ein zentraler Baustein für mehr Energieeffizienz. Konventionelle Dämmstoffe wie Glas- oder Steinwolle haben sich technisch bewährt, stehen aber zunehmend in der Kritik. Ihre Herstellung ist energieintensiv, ihre CO₂-Bilanz schlecht. Ein Forschungsteam aus den USA verfolgt nun einen neuen Ansatz: 3D-gedruckte Dämmplatten aus Stroh – einem der ältesten Baustoffe der Welt.
Inhaltsverzeichnis
Stroh als Baustoff: Eine lange Tradition
Stroh ist in der Landwirtschaft ein Nebenprodukt. Es entsteht bei der Getreideernte – hauptsächlich aus Weizen, aber auch aus Roggen, Gerste, Hafer oder Flachs. In Deutschland wurde Stroh über Jahrhunderte im Hausbau verwendet: etwa als Dacheindeckung, als Putzträger oder in Kombination mit Lehm.
Seine physikalischen Eigenschaften machen es zu einem geeigneten Dämmstoff. Die Halme haben eine nahezu wasserabweisende Außenhaut. Ihre röhrenartige Struktur schließt viel Luft ein. Das sorgt für gute Wärme- und Schalldämmung.
Die Wirkung hängt jedoch stark von der Verlegerichtung ab: Querverlegte Halme – wie bei traditionellen Reetdächern – erreichen eine Wärmeleitfähigkeit von nur 0,052 W/(mK). Das ist ein sehr guter Wert für natürliche Dämmstoffe.
Stroh in neuer Form: Aus dem 3D-Drucker
Diese alten Qualitäten nutzt nun auch die moderne Technik. An der University at Buffalo entwickelte ein Team um den Ingenieurprofessor Dr. Chi Zhou ein Verfahren, um Weizenstroh im 3D-Druck zu Dämmplatten zu verarbeiten.
Die Idee: Aus landwirtschaftlichem Abfall wird eine zähflüssige Paste erzeugt, die im Drucker verarbeitet werden kann. Das Stroh wird dafür zerfasert und mit einem organischen Bindemittel vermischt. Es entstehen sogenannte Wasserstoffbrückenbindungen mit der Zellulose des Strohs – eine stabile, aber biologisch abbaubare Struktur.
„Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen, deren Entstehung Millionen von Jahren dauert, können Biomasse-Materialien wie Weizenstroh regelmäßig geerntet und wieder angepflanzt werden. Das macht sie zu einem umweltfreundlicheren Dämmstoff“, erklärt Zhou.
Dämmung mit positiver Klimabilanz
Im Vergleich zu klassischen Materialien bietet 3D-gedrucktes Stroh gleich mehrere Vorteile:
- Erneuerbarkeit: Stroh wächst nach. Jedes Jahr.
- Regionalität: Der Rohstoff fällt überall dort an, wo Getreide angebaut wird – auch in Deutschland.
- Geringe Emissionen: Die Verarbeitung benötigt wenig Energie.
- Recyclingfähigkeit: Die Dämmplatten sind biologisch abbaubar.
Besonders vorteilhaft: Aufgrund des hohen natürlichen Silikatgehalts muss das Material nicht zusätzlich flammhemmend behandelt werden. Gleichzeitig verbessert es durch seine Feuchteaufnahme das Raumklima. Diese rückfeuchtende Wirkung führt zu einer natürlichen Verdunstungskühlung – hilfreich für den sommerlichen Wärmeschutz.
Anwendung: Von Wänden bis Möbel
In Deutschland ist Stroh längst als Dämmstoff zugelassen – sowohl in Form von Einblasdämmung als auch als sogenannte Baustrohballen. Letztere eignen sich sogar als tragende Bauteile – etwa in Holzständerkonstruktionen. Die Dämmwirkung ist bei fachgerechter Verkleidung dauerhaft, das Stroh dabei vor Feuchte, Schädlingen und Feuer geschützt.
Doch das 3D-Druckverfahren eröffnet neue Möglichkeiten: Damit lassen sich passgenaue Dämmplatten, aber auch individuelle Formen fertigen – etwa für Möbel, Innenausbau oder sogar Deko-Artikel. Ein weiterer Vorteil: Die Produktion könnte direkt bei landwirtschaftlichen Betrieben erfolgen. Das würde Transportwege verkürzen und die regionale Wertschöpfung fördern.
| Vergleich: Mineralwolle vs. 3D-gedrucktes Stroh | ||
| Eigenschaft | Mineralwolle | 3D-gedrucktes Stroh |
| Wärmeleitfähigkeit (λ) | ca. 0,035–0,045 W/(mK) | ca. 0,052–0,080 W/(mK) |
| Rohdichte | ca. 30–100 kg/m³ | ca. 90–120 kg/m³ (Einblasdämmung) |
| Brandschutz | nicht brennbar (A1) | flammbeständig durch Silikatgehalt |
| Ökobilanz | energieintensiv, hoher CO₂-Ausstoß | nachwachsend, CO₂-arm |
| Recyclingfähigkeit | eingeschränkt | biologisch abbaubar |
| Verfügbarkeit | flächendeckend, industriell | regional möglich, abhängig vom Druckverfahren |
Technik: Vom Punktdruck zum Flächenauftrag
Ein Problem bei der Herstellung größerer Dämmplatten ist die Druckgeschwindigkeit. Übliche 3D-Drucker arbeiten mit runden Düsen und drucken Linie für Linie. Das ist zeitaufwendig.
Das Forschungsteam in Buffalo hat deshalb die Technik angepasst: Statt einer Düse kommt eine sogenannte Schlitzdüse zum Einsatz. Sie verteilt das Material flächig und gleichmäßig. Zusätzlich wurden mehrere Düsen parallel geschaltet. Ein speziell entwickeltes System sorgt dafür, dass der Materialfluss überall gleichmäßig bleibt – entscheidend für die Qualität.
In einem Laborsystem wurden so erste Prototypen im Roll-to-Roll-Verfahren gedruckt. Der nächste Schritt: der Transfer in die industrielle Fertigung.
Marktchancen und Herausforderungen
Noch ist die Produktion im Versuchsstadium. Für den kommerziellen Einsatz fehlen aktuell:
- Investitionen in die Skalierung
- Nachweise und Zulassungen für die europäische Normung
- eine durchdachte Vertriebs- und Anwendungsstrategie
Gleichzeitig ist das Potenzial groß. In einem sich wandelnden Bausektor, der auf klimafreundliche Materialien setzt, könnte 3D-gedrucktes Stroh eine Lücke schließen. Vor allem dann, wenn Energiepreise weiter steigen und CO₂-intensive Dämmstoffe teurer werden.
Zudem ist die Verwendung von Baustroh als Einblasdämmung in Deutschland bereits durch die ETA-17/0559 geregelt. Für Baustrohballen gibt es eine Europäische Technische Bewertung (ETA-17/0247). Diese Standards könnten auch für neue Produkte aus dem Drucker als Grundlage dienen.
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