Forschende der ETH Zürich und der Empa haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Sägemehl mithilfe des Minerals Struvit zu einem schwer entflammbaren und recycelbaren Verbundwerkstoff verarbeiten lässt. Das Material ist vor allem für Anwendungen im Innenausbau interessant, befindet sich aber noch in einer Phase, in der weitere Brandschutztests und die Skalierung des Prozesses ausstehen.
Was in Sägewerken bislang häufig energetisch verwertet wird, könnte künftig als Baustoff länger im Materialkreislauf bleiben. Ein Forschungsteam an der ETH Zürich und der Empa hat ein Verfahren vorgestellt, bei dem Sägemehl mit Struvit zu einem Verbundmaterial verarbeitet wird. Struvit ist ein kristallines Ammoniummagnesiumphosphat, das bereits für seine Eigenschaften im Brandschutz bekannt war. Die Forschenden kombinieren es mit Holzpartikeln und schaffen so einen Werkstoff, der robust, schwer entflammbar und grundsätzlich kreislauffähig sein soll.
Eine zentrale Hürde bestand bislang darin, Struvit mit Sägemehl zuverlässig zu verbinden. Laut den Forschenden lässt sich dieses Problem durch ein Enzym lösen, das aus Wassermelonenkernen gewonnen wird. Es steuert die Kristallisation des Bindemittels in einer wässrigen Suspension so, dass große Kristalle entstehen, die die Zwischenräume zwischen den Holzpartikeln ausfüllen und diese miteinander verbinden. Das Material wird dafür zwei Tage lang verpresst und anschließend bei Raumtemperatur getrocknet.
Vorteil beim Brandschutz
Nach Angaben der beteiligten Forschenden eignet sich das neue Material aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften und seines Brandverhaltens insbesondere für den Innenausbau. In Tests im Kegelkalorimeter, einem standardisierten Verfahren zur Simulation externer Hitzeeinwirkung, entzündete sich unbehandeltes Fichtenholz nach rund 15 Sekunden, während das Struvit-Sägemehl-Komposit erst nach mehr als der dreifachen Zeit Feuer fing. Wenn das Material erhitzt wird, setzt das darin enthaltene Struvit Wasserdampf und Ammoniak frei. Das entzieht der Umgebung Wärme und verdrängt brennbare Luftanteile, wodurch die Brandausbreitung gehemmt wird. Zudem bildet sich laut den Forschenden rasch eine Schutzschicht aus anorganischem Material und Kohlenstoff.
Leichter als zementgebundene Spanplatten
Als möglicher Einsatzbereich werden Innenwände und andere Bauelemente im Innenausbau genannt. Erste Schätzungen deuten darauf hin, dass der Werkstoff eine ähnliche Brandschutzklasse erreichen könnte wie herkömmliche zementgebundene Spanplatten. Bestätigt ist das jedoch noch nicht, denn dafür sind größere Flammschutzversuche erforderlich. Im Vergleich zu zementgebundenen Platten wäre das neue Material deutlich leichter: Während konventionelle Produkte laut ETH und Empa 60 bis 70 Gewichtsprozent Zement enthalten, kommt das Struvit-Sägemehl-Komposit auf rund 40 Prozent Bindemittel.
Kreislaufansatz über den Baustoff hinaus
Aus Sicht der Kreislaufwirtschaft ist vor allem die Rückführbarkeit der Bestandteile relevant. Das Material kann nach Angaben der Forschenden mechanisch zerkleinert und auf etwas über 100 Grad Celsius erhitzt werden. Dabei wird Ammoniak freigesetzt, das Sägemehl kann abgesiebt werden, und aus dem zurückgewonnenen Material lässt sich der mineralische Ausgangsstoff Newberyit erneut ausfällen. Dieser kann wiederum zur Herstellung neuer Komposite genutzt werden. Darüber hinaus verweisen die Forschenden darauf, dass Struvit auch als Dünger einsetzbar ist, weil es Phosphor langsam freisetzt. Perspektivisch könnte zudem Struvit aus Kläranlagen als Rohstoffquelle dienen, wo es heute als Ablagerung in Rohrsystemen anfällt.
Noch kein marktreifes Produkt
Bis zu einer industriellen Anwendung sind allerdings noch einige Fragen offen. Das Team will den Prozess nun weiter optimieren und skalieren. Entscheidend für eine mögliche Nutzung in der Baupraxis dürfte vor allem der Preis des Bindemittels sein, denn Struvit ist derzeit teurer als Zement oder polymerbasierte Binder. Die wissenschaftliche Grundlage der Arbeit wurde in Chem Circularity veröffentlicht.
Bild ganz oben: Das neue Material bietet hervorragenden Brandschutz. Bild: Maximilian Ritter / aus R Kürsteiner et al. Chem Circularity 2026, CC BY 4.0
