Mikroalge Haematococcus pluvialis unter dem Mikroskop

15. Dezember 2020

Biofilm für die Hauswand

Dr. Linus Stegbauer entwickelt Gebäude-Fassadenelemente mit Mikroalgen zur Verbesserung des Stadtklimas“
[Bild: Fraunhofer IGB]

Dr. Linus Stegbauer vom Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik und Plasmatechnologie IGVP der Universität Stuttgart hat sich erfolgreich für eine Förderung im Rahmen des ElitePostDoc-Nachwuchsförderungsprogramms der Baden-Württemberg Stiftung beworben. Das nun geförderte Vorhaben beschäftigt sich mit der Entwicklung von biointelligenten Fassadenelementen für den Bausektor. Diese Elemente sind mit einem speziellen Biofilm versehen, der lebende Mikroalgen enthält.

Diese einzelligen Pflanzen können Feuchtigkeit speichern und damit einen kühlenden Effekt hervorrufen sowie Schadstoffe aus der Luft aufnehmen, abbauen und verwerten. In Gebäudefassaden eingesetzt, können sie somit einen wertvollen Beitrag zu einem besseren Stadtklima leisten – und damit indirekt auch zum Gebäudeklima, sozusagen als „Kollateral-Benefit“.

An dem Projekt sind neben dem federführenden IGVP auch Jun.Prof. Hanaa Dahy, die Leiterin der BioMat-Abteilung (Biobasierte Materialien und Stoffkreisläufe in der Architektur) am Institut für Tragkonstruktionen und konstruktives Entwerfen ITKE der Universität Stuttgart sowie Dr. Ulrike Schmid-Staiger vom ebenfalls in Stuttgart ansässigen Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB beteiligt.

Neben der Projektkoordination übernimmt das IGVP innerhalb des Projektes die Aufgabe, den benötigten Biofilm zu entwickeln. Das Fraunhofer IGB steuert seine Expertise in der Algentechnologie bei und untersucht, welche Mikroalgenart für den angedachten Zweck am besten geeignet sind. Wichtige Faktoren sind dabei die Resilienz der Pflanzen – vor allem mit Blick auf die Umweltbedingungen wie Trockenheit, Sonneneinstrahlung etc. – sowie das Wachstumsverhalten der Algen. Am IGB wird für die Auswahl der passenden Alge ein Hochdurchsatzverfahren angewendet. Die BioMat am ITKE schließlich kommt auf der Anwendungsseite ins Spiel. Dort solle letztendlich ein Demonstrator entstehen. Das Ziel ist schließlich die Herstellung eines Prototypen eines biointelligenten Fassadenelements.

Bei Trockenheit in den Winterschlaf

Für den Einsatz von Mikroalgen in Gebäudefassaden sprechen einerseits die Fähigkeit der Pflanzen, CO2 und andere Schadstoffe, wie z.B. die hochtoxischen Stickoxide, aus der Luft aufnehmen und mithilfe ihres Stoffwechsels verwerten zu können, andererseits ihr schnelles Wachstum und ganz besonders ihre Robustheit. Das unterscheidet sie von anderen Pflanzen, die für ähnliche Zwecke eingesetzt werden, wie etwa Moos. Bei Trockenheit versetzen sich die Algen in einen Ruhezustand – ähnlich einem Winterschlaf – und können über einen längeren Zeitraum unbeschadet überdauern. Sobald sie mit Feuchtigkeit, etwa durch Regen, in Kontakt kommen, erwachen sie wieder zu neuer Aktivität. Durch die Aufnahme und Speicherung von Wasser sorgen sie für einen verlangsamten Wasseraustausch. Das wiederum hat einen kühlenden Effekt, der das Stadtklima verbessern könnte. Aufgrund ihrer absorbierenden Eigenschaften senken die Einzeller zudem die Feinstaub- und CO2-Belastung der Luft. Für den Bausektor und Gebäudebetreiber bietet diese Technologie zudem auch ein großes Potenzial für Kostenersparnisse – etwa durch langfristig sinkende Kosten für das Heizen oder für Klimaanlagen dank des verbesserten Mikroklimas.

Für die Anwendung im Baubereich ist der Biofilm von entscheidender Bedeutung, der den Algen als „Zuhause“ und „Nährboden“ dient. Dazu muss das Material allerdings einigen Anforderungen entsprechen, was die große Herausforderung für das IGVP darstellt. Der Film muss transparent sein, damit die Algen das benötigte Licht bekommen und er muss eine ausreichende Wasseraufnahmefähigkeit besitzen. Nur so kann er den Algen geeignete Lebensbedingungen bieten. So ermöglicht der Film das Algenwachstum. Gleichzeitig setzt er diesem auch Grenzen, sodass sich die Pflanzen nicht unkontrolliert ausbreiten.

Projektstart ist am 1. Januar 2021, die Laufzeit beträgt zunächst drei Jahre. Das Projektvolumen umfasst insgesamt 150.000 Euro.

Kontakt: Dr. Linus Stegbauer, Universität Stuttgart, Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik und Plasmatechnologie (IGVP), Tel. +49 711 685-65595, E-Mail 

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