Faserpflanzen gehören zu den ältesten nachwachsenden Rohstoffen. Eine große Anzahl von Pflanzenarten enthalten vor allem aus Zellulose bestehende Fasern mit unterschiedlichen Eigenschaften. Die größte wirtschaftliche Bedeutung hat die Baumwolle erlangt, aber auch Jute, Sisal, Flachs, Hanf und Kokosfasern spielen eine wichtige Rolle.
Im Freistaat Sachsen ist in den Regionen Erzgebirge, Oberlausitz und Vogtland der Flachs (Faserlein), außerhalb der höheren Mittelgebirgslagen auch der Hanf anbauwürdig. Flachs und Hanf sind botanisch und bezüglich ihrer Wuchsform sehr unterschiedliche Pflanzen.
Verwendung finden Kurz- und Langfasern in Mischgarnen, Verbundwerkstoffen, Geotextilien, Dämmstoffen, Verpackungsmaterialien, technischen Textilien, Asbestersatz.
Die saisonunabhängige Versorgung mit regionalem, frischem Gemüse ist in unseren Breitengraden nur durch Gewächshäuser oder moderne Indoor-/Vertical Farms möglich. Die Effizienz dieser Anbautechniken ist um ein Vielfaches höher als im konventionellen Feldanbau durch die Kultivierung in hydroponischen Systemen, bei denen die Pflanzen in einem erdfreien Substrat wurzeln und mit einer bedarfsgerechten Nährlösung gezielt versorgt werden. Obwohl durch die Hydroponik kaum noch Pestizide eingesetzt werden sind die verwendeten Substrate wie Steinwolle, Kokossubstrate oder Torf nicht nachhaltig. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines neuen, nachhaltigen Substrats basierend auf regional produzierten Naturfasern, welches die hohen Anforderungen der Hydroponik in Gewächshäusern und Indoor Farms erfüllt sowie rückstandslos kompostiert werden kann. Da die Naturfasern ähnlichen Reaktionen mit der Nährlösung wie Kokos- oder Torfsubstrate ausgesetzt wären, liegt die zentrale Innovation dieses Vorhabens in der Versiegelung der Naturfasern mit einem Biowachs auf CO2-Basis, welches die Fasern vor der Nährlösung schützt und den biologischen Abbauprozess verzögert, da sich das Biowachs erst unter Kompostierungsbedingungen abbaut. Im Vorhaben werden unterschiedliche Faser- und Wachszusammensetzungen systematisch unter kontrollierten Bedingungen sowie unter realen Kulturbedingungen untersucht, um die optimale Form sowie Strukturstabilität zur Anwendung sowohl im Gewächshaus als auch als Haltesystem für die Indoor Farm herauszufinden. Die neue Wachs-Substrat-Struktur soll vergleichbar gute Kultivierungsbedingungen zu Steinwolle erreichen und gleichzeitig dessen Nachteile eliminieren, womit große Mengen an Steinwolleabfällen und notwendiger Energie in Zukunft vermieden werden können.
Zielsetzung:
Lehm gehört zu den ältesten Baustoffen und erfährt im Kontext nachhaltiger Bauweisen eine zunehmende Relevanz. Seine lokale Verfügbarkeit, vollständige Recyclingfähigkeit und die damit verbundene Reduktion von Transportemissionen verbessern die ökologische Bilanz signifikant. Neben seiner Umweltverträglichkeit bietet Lehm bauphysikalische Vorteile wie Feuchtigkeitsregulierung, gesundes Raumklima und hohe Wärmespeicherkapazität. Die traditionelle, arbeitsintensive Verarbeitung begrenzt jedoch die Wirtschaftlichkeit.
Das Hauptziel des Projekts besteht darin, Lehm für das Gießverfahren im industriellen Maßstab nutzbar zu machen. Es wird ein gießfähiger Lehm entwickelt, der in bestehenden Betonfertigteilwerken verarbeitet werden kann, ohne dass neue Maschinen oder Anlagen benötigt werden. Auf diese Weise können ausgewählte Betonfertigteile, deren Herstellung mit hohen CO2-Emissionen verbunden ist, durch Lehm substituiert werden. Eine Übertragbarkeit der Technologie auf Fertigteilwerke ist somit gewährleistet. Ein wichtiges Ziel ist es, die natürliche Recyclingfähigkeit des Lehms zu bewahren. Gleichzeitig wird angestrebt, die Lehmrezeptur so zu entwickeln, dass die produzierten Lehmbauteile Dauerhaftigkeitskriterien erfüllen, die eine langfristigen Einsatz im Außenbaubereich ermöglichen. Damit wird die Substituierbarkeit von heute gängigen Betonbauteilen im Außenbereich maßgeblich gesteigert. Neben diesem Effekt, trägt das Projekt zur Entlastung der Umwelt bei, indem es auf natürliche und regionale Rohstoffe setzt. Die Produktions- und Ausschalzeiten im Fertigteilwerk werden auf maximal zwei Tage begrenzt, um wirtschaftlich produzieren zu können. Die Trocknung wird energieeffizient erfolgen, um die Notwendigkeit von weiteren Maschinen/Anlagen zu umgehen. Die Innovationshöhe liegt im Zusammenspiel aus der Gießfähigkeit des Lehms, ohne zu viel Wasser einzusetzen, gleichzeitig die Trocknungszeiten kurz zu halten, und die Dauerhaftigkeit im Außenbereich zu gewährleisten. Die Kombination dieser Eigenschaften bei Lehmbauteilen ist bislang einzigartig.
Als Lösungsansatz wird die Verwendung natürlicher und regional verfügbarer Zuschlagstoffe sowie von Naturfasern mit Oberflächenbeschichtungen verfolgt. Diese Materialien sollen die Dauerhaftigkeit des Lehms verbessern, das Gießverhalten während der Herstellung optimieren und gleichzeitig eine gezielte Regulierung der Feuchtigkeit im Werkstoff ermöglichen.