Der Cube wird „das weltweit erste Gebäude aus Carbonbeton“ sein

Forscher der Technischen Universität Dresden haben gemeinsam mit dem deutschen Architekturbüro Henn das erste Betongebäude geschaffen, das mit Kohlefasern statt mit Stahl verstärkt ist.

The Cube wird derzeit auf dem Campus der TU Dresden in Deutschland gebaut und gilt als „weltweit erstes Gebäude aus Carbonbeton“.

Mit Kohlefaser verstärktes Gebäude

Diese neu entwickelte Betonart bietet die gleiche strukturelle Festigkeit wie mit Stahlbewehrungsstäben verstärkter Beton, verbraucht jedoch weitaus weniger Beton, behaupten Forscher.

Der Beton wird mit Kohlenstofffasergarn verstärkt, das durch das Zusammenbinden vieler Kohlenstofffasern – ultradünne Fäden aus nahezu reinen Kohlenstoffkristallen – mithilfe eines thermischen Zersetzungsprozesses namens Pyrolyse entsteht.

Aus diesen Garnen entsteht ein Netz, auf das der Beton gegossen wird.

Laut Henn ist das resultierende Material viermal stärker als normaler Beton, aber aufgrund der reduzierten Strukturquerschnitte auch viermal leichter.

Das Kohlefasergewebe ist im Gegensatz zu Stahl außerdem rostfrei, was bedeutet, dass Kohlenstoffbeton eine längere Lebensdauer hat als typischer Stahlbeton. Dies bedeutet auch, dass Strukturen viel dünner sein können, da ein Großteil der Dicke von Stahlbeton auf die Notwendigkeit zurückzuführen ist, das Eindringen von Wasser zu verhindern, das zu einer Oxidation der Bewehrungsstäbe führt.

Henn entwarf The Cube in Zusammenarbeit mit dem Institut für Massivbau der TU Dresden unter der Leitung von Professor Manfred Curbach.

Die Form des Würfels ist durch Kohlefaser geprägt

Mit einer Wand, die sich zu einem Dach zusammenfalten lässt, ist die Form des Gebäudes von den leichten und flexiblen Eigenschaften von Kohlefaser inspiriert.

„Das Design von The Cube interpretiert die fließende, textile Natur von Carbonfasern neu, indem es Decke und Wände nahtlos in einer einzigen Form verschmelzt und so eine zukünftige Architektur suggeriert, in der umweltbewusstes Design mit formaler Freiheit und einem radikalen Überdenken wesentlicher architektonischer Elemente gepaart wird.“ "sagte Henn.

„Wand und Decke sind keine separaten Bauteile mehr, sondern gehen als organisches Kontinuum funktional ineinander über.“

Das Gebäude wird ein Vorzeigeobjekt für ein großes Forschungsprojekt der TU Dresden namens C³ – Carbon Concrete Composite sein, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wird. Ziel des Projekts ist es, die Einsatzmöglichkeiten dieses neuen Materials im Bauwesen zu erkunden.

„Carbonbeton könnte zu flexibleren und ressourcenschonenderen Bauprozessen beitragen und durch die Umstellung auf Carbonbeton könnten die CO2-Emissionen beim Bauen um bis zu 50 Prozent gesenkt werden“, sagte Henn.

„Der Vorteil besteht darin, dass man den Beton viel dünner machen und gleichzeitig schwere Lasten tragen kann“, sagte der leitende Kohlenstoffwissenschaftler Dr. Erik Frank kürzlich in einem Interview mit Dezeen.

„Man kann also völlig unterschiedliche Formen entwerfen. Es gibt einige Forschungsbeispiele für superdünne Betonbauteile oder Bänke oder Verstärkungen. Ziel ist es, von den riesigen Betonmengen wegzukommen, die heute verwendet werden.“

Biobasierte Kohlenstofffasern in der Entwicklung

Allerdings sei der CO2-Fußabdruck von Carbonfasern „meist sehr schlecht“, so Frank. Der Forscher erforscht derzeit Möglichkeiten, Kohlenstofffasern aus Lignin herzustellen, einem weit verbreiteten pflanzlichen Stoff, der auch ein Nebenprodukt der Papierindustrie ist.

Er prognostiziert, dass biobasierte Kohlenstofffasern erdölbasierte nicht ersetzen werden, da sie noch nicht die gleiche Leistung bieten. Er geht jedoch davon aus, dass die Nachfrage weiter steigen wird. „Es wird nur ein zweiter Markt sein“, sagte er.

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