Forscherinnen und Forscher der ETH Zürich haben ein innovatives Bauelement für Wände und Decken entwickelt, das die Luftfeuchtigkeit in Innenräumen regulieren kann. Die Bauelemente bestehen aus recyceltem Marmorpulver und werden mit 3D-Druck hergestellt. Sie bieten eine umweltfreundliche Alternative zu mechanischen Lüftungsanlagen und könnten insbesondere in stark frequentierten Räumen zur Verbesserung des Raumklimas beitragen. In einem Video wird das Verfahren vorgestellt:
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Passives Feuchtigkeitsmanagement für Innenräume
In stark genutzten Innenräumen, wie Bürogebäuden, Museen oder Wartebereichen, kann sich schnell eine unangenehm hohe Luftfeuchtigkeit entwickeln. Üblicherweise sorgen Lüftungsanlagen für den Feuchtigkeitsausgleich, jedoch sind diese energieintensiv und verursachen CO₂-Emissionen. Das Forschungsteam der ETH Zürich verfolgt mit seinen neu entwickelten Wand- und Deckenelementen einen passiven Ansatz: Die Bauteile absorbieren überschüssige Feuchtigkeit aus der Luft und geben sie bei sinkender Luftfeuchtigkeit wieder ab.
„Unsere Lösung empfiehlt sich für Räume, in denen herkömmliche Lüftungsanlagen nicht ausreichen“, erklärt Guillaume Habert, Professor für Nachhaltiges Bauen an der ETH Zürich.
Nachhaltige Materialien und 3D-Druck
Für die Herstellung der Elemente setzt das Team auf einen ressourcenschonenden Materialmix. Ausgangsstoff ist feines Marmorpulver, ein Abfallprodukt aus Steinbrüchen. Dieses wird mit einem sogenannten Geopolymer-Bindemittel – bestehend aus Metakaolin, Kaliumsilikat und Wasser – verbunden. Im Vergleich zu herkömmlichem Zement verursacht dieses Material deutlich weniger CO₂-Emissionen.
Die Fertigung erfolgt mittels 3D-Druck in der Forschungsgruppe von Benjamin Dillenburger, Professor für Digitale Bautechnologien. Durch das Binder-Jetting-Verfahren wird das Marmorpulver schichtweise aufgetragen und mit dem Geopolymer verklebt. Laut Dillenburger ermöglicht diese Methode eine flexible Formgebung und effiziente Produktion.
Wissenschaftliche Tests bestätigen Wirksamkeit
Im Rahmen von Simulationen untersuchten die Forschenden die Wirkung der Bauelemente in einer Bibliothek in Porto, Portugal. Sie stellten fest, dass die relative Luftfeuchtigkeit durch den Einsatz der Elemente erheblich stabilisiert wurde. Der sogenannte „Unbehaglichkeits-Index“, der beschreibt, wie oft die Luftfeuchtigkeit außerhalb der Komfortzone (40–60 %) liegt, konnte um 75 % gesenkt werden – bei dickeren Elementen sogar um 85 %.
Perspektiven für nachhaltiges Bauen
Die entwickelten Bauelemente haben das Potenzial, den Energieverbrauch für Raumklimatisierung erheblich zu reduzieren. Sie bieten eine Alternative zu Lüftungsanlagen, die nicht nur klimafreundlicher ist, sondern auch über den gesamten Lebenszyklus hinweg weniger Emissionen verursacht.
Der nächste Schritt in der Forschung ist die Weiterentwicklung der Materialien, um den ökologischen Fußabdruck weiter zu verringern. In Kooperation mit der Aalto-Universität in Finnland und dem Polytechnikum Turin arbeitet das Team bereits an einer emissionsärmeren Variante.
Ergebnisse zu den Forschungen wurden auch in „Nature Communication“ veröffentlicht, unter dem Titel „Low-carbon indoor humidity regulation via 3D-printed superhygroscopic building components„.
