Günther Kain ist Lehrer an der HTBLA Hallstatt, Lektor am Studiengang „Holztechnik und Holzwirtschaft“ an der Fachhochschule Salzburg und selbständiger tätig als Planer und Berater im Bereich Bauphysik, Holzbau und Holztechnik. Aus Baumrinde hat er eine Dämmplatte entwickelt, die als Wandverkleidung ein absolutes Novum darstellt. Zukunftsweisende Studienergebnisse stoßen auf großes wissenschaftliches und wirtschaftliches Interesse. Die Fragen stellt Antón Nothegger (siehe Autoreninfos).

Lieber Herr Kain, mir gefällt, dass sie aus einem klassischen Abfallprodukt, welches meistens nur thermisch verwertet wird, ein wertvolles Dämmmaterial kreiert haben … wie sind Sie auf die Baumrinde gekommen?

Ich bin 2010 vor den großen Rindenhaufen eines österreichischen Großsägewerks gestanden und der Betriebsleiter hat mir erzählt, dass die Rinde großteils verbrannt wird, was teilweise zu technischen Problemen, bedingt durch den hohen Feuchtegehalt und diverse Inhaltsstoffe der Rinde, führt. Ich habe daraufhin eher spielerisch nachgeforscht, welche Funktionen Rinde für einen Baum erfüllt. Die Rinde schützt das sensible Kambium, also die Wachstumsschicht unter der Rinde, vor mechanischen Einflüssen, Frost, Hitze, Bränden und verschiedenen Schadorganismen. Rinde hat sich in einem evolutionären Entwicklungsprozess zu einem hochoptimierten Material entwickelt und kann deshalb all diese Anforderungen erfüllen. Unterschiedliche physikalische Eigenschaften, wie geringe Wärmeleitfähigkeit, hohe Wärmespeicherkapazität und Diffusionsoffenheit sind in einem Material vereint. Wenn man dann überlegt, wie man diese Potentiale technisch nutzen kann, ist der Weg zum Dämmstoff nicht mehr weit. Letztlich sind die Anforderungen an ein Material an der Außenhülle eines Gebäudes ähnlich wie am Baum.

Was macht die Rinde so besonders für Sie? Ist Rinde gleich Rinde?

Nein, Rinde ist nicht gleich Rinde. Es gibt relativ viele Untersuchungen, welche nach Erklärungen für die große Heterogenität von Baumrinden auf globaler Ebene suchen. Die Erkenntnisse deuten darauf hin, dass vor allem unterschiedliche Waldbrandrisiken, Photosyntheseprozesse, Aufrechterhaltung der Feuchtereserven und die Speicherung von Kohlehydraten zu unterschiedlichen Rindenstrukturen führen. Die unterschiedliche Struktur der Rinde ist somit Teil der ökologischen Strategie eines Baumes. Beispielsweise finden sich am Wacholder Rindendicken zwischen 2 und 6 mm, während an der Pappel Rindendicken von bis zu 80 mm beobachtet werden können. Auch die Dichte der Rinde variiert sehr stark. So ist beispielsweise die Dichte der Rinden von Tannen im Durchschnitt 36 % höher, jene von Lärchen 35 % niedriger als die des zugehörigen Holzes. Aus diesem Grund wurde für die Rindenplatten vor allem Lärchenrinde eingesetzt, da diese vergleichsweise gute Dämmeigenschaften aufweist.

Welche Arbeitsschritte braucht es für das fertige Produkt? Baumrinde als Dämmmaterial wird verklebt? Welche Art von Bindemittel verwenden Sie?

Die Rinde wird zuerst zerkleinert, getrocknet, mit einem Bindemittel aus Tanninen benetzt und zu Platten verpresst. Tannin ist ein Gerbstoff, der unter anderem in der Baumrinde vorkommt. Kondensierte Tannine können zu Makromolekülen vernetzt werden und haben eine konservierende Wirkung. Das verwendete Bindemittel hat zudem den großen Vorteil, dass es im Vergleich zu vielen industriell eingesetzten erdölbasierten Bindemitteln zu vergleichsweise wenig Ausdünstung von Formaldehyd kommt. Orientierende Messungen haben weniger als 0,5 mg/100 g atro Platte mit der Perforator-Methode (EN 120) und weniger als 0,04 mg/l mit der Desiccator-Methode (JIS 1460) ergeben. Eine wahrscheinliche Erklärung für die äußerst geringen Ausgasungen sind phenolische Komponenten in der Rinde, welche als natürliche Formaldehydfänger wirken.

Des Weiteren konnte in umfangreichen Versuchsreihen gezeigt werden, dass bei den besprochenen Rindenplatten die Dichte-, Dämm- und Diffusionseigenschaften im Herstellungsprozess in einem weiten Bereich eingestellt werden können und somit für bestimmte Einsatzgebiete spezifizierte Werkstoffe produziert werden können. Dadurch sind beispielsweise diffusionsoffene Dämmstoffe mit hoher thermischer Masse, hoher mechanischer Festigkeit und guter Dauerhaftigkeit aus Baumrinde produzierbar. Damit steht eine weitere nachhaltige Option zu erdölbasierten Dämmstoffen zur Verfügung, die zudem dem baubiologischen Klima in einem Gebäude zuträglich ist. Einen ersten Eindruck von den Rindendämmplatten kann man sich beim österreichischen Siegerhaus des Solar Decathlon 2013 machen, wo Rindenplatten als Innenwandverkleidung eingesetzt wurden.

1 Günther Kain, Entwickler einer Dämmplatte aus Rinde
2 Solar Decathlon-Siegerhaus 2013 mit Bad aus Wänden mit Rindenplatten
3 Rinde, der Rohstoff für die Rindendämmplatten

Lieber Günther, seit unserem letzten Gespräch sind fast fünf Jahre vergangen. Was ist da in Bezug auf die Rindendämmung passiert?

Wir spüren bei Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen generell und bei unseren Rindendämmplatten im Speziellen Rückenwind, denn an der Senkung des Energieverbrauchs in Gebäuden kommt fast niemand mehr vorbei. Baumrinde ist ein von Natur aus hochoptimiertes Material, das Dämmanforderungen erfüllen kann. Unser Bestreben war immer, die Rindendämmplatten auf wissenschaftlicher Basis weiter zu optimieren. Ein Ergebnis ist nun eine Variante, die wir mit Tanninen, also rindeneigenen Gerbstoffen, binden.

Unsere Rindendämmplatten werden aus Lärchenrinde hergestellt und mit einem formaldehydfreien Tannin-Hexamin-Harz verklebt. Wir haben mit dem Zusatz von Quebracho- und Akazientanninen, die unterschiedliche Mengen an Hexamin enthielten, experimentiert und mit Rindenpartikeln in unterschiedlichen Verhältnissen gemischt. Diese wurden in einer Heißpresse für verschiedene Presszeiten gehärtet. Die Ergebnisse und die Bewertung der mechanischen und wasserbezogenen Platteneigenschaften zeigen, dass Akazientannine hinsichtlich der Platteneigenschaften vorteilhaft sind. Mittels der Fourier-Transform-Infrarot-spektroskopischen Analyse (FTIR) von Tanninpolymeren haben wir Einblicke in die chemische Aktivierung durch einen Härter und mögliche Gründe für die bessere Leistung von Mimosenharz gefunden. Die Auswertung der Wärmeleitfähigkeit des Paneels zeigte, dass seine Temperaturabhängigkeit mit handelsüblichen Dämmstoffen vergleichbar war.^[1]

4 Bauphysikalische Eigenschaften verschiedener Wärmedämmstoffe

In Construction and Building Materials 164^[2] habe ich gelesen, dass ihr auch technische Eigenschaften wie die Wärmeleitfähigkeit oder die Dampfdiffusionseigenschaften der Platten verbessert habt…

Ja, das ist richtig. Wir haben uns den Dampfdiffusionswiderstand der Leichtspanplatten aus Lärchenrinde (Larix decidua) für Wärmedämmanwendungen angesehen. Neben der Partikelorientierung sowie der Partikelgröße spielt die Plattendichte die größte Rolle. Mittels Computertomographie haben wir die Struktur der Platten untersucht und als Input für ein strukturbasiertes numerisches Modell zur Dampfdiffusion verwendet. Mit unserem Modell konnten wir den Massenfluss in den Paneelen gut beschreiben. Eine Folge war eine Optimierung der Paneelstruktur für spezielle Anforderungen in der Gebäudetechnik.

5 Bad mit Wänden aus Rindenplatten im Solar Decathlon-Siegerhaus 2013
6 Rindendämmplatten
7 Modell mit Rindendämmung

Auch die Schallabsorptionseigenschaften der Dämmplatte wurden untersucht und optimiert?

Genau. Unser Interesse gilt u.a. auch dem Potenzial von Baumrinde für den Einsatz als Schallabsorptionsmaterial. Wir haben auch hier die innere Struktur der Dämmplatten mittels Computertomographie untersucht. Dann wurde der Schallabsorptionskoeffizient von Platten unterschiedlichen Aufbaus mittels Impedanzmessung bestimmt und wir haben uns die Struktureigenschaftsbeziehungen angesehen. Es zeigte sich, dass Lärchenrindenplatten als Absorber für Frequenzen über 500 Hz gute Eigenschaften aufweisen und, dass über die Partikelgröße die Frequenz des Schallabsorptionsmaximums beeinflusst werden kann. Der Schallabsorptionskoeffizient der Rindenplatten ist deutlich besser als jener von Holzwolleleichtbauplatten (Dicke 4 cm), die ein Maximum von ca. 0,5 bei 2000 Hz aufweisen und ist deutlich niedriger als jener von Schafwollmatten (Dicke 4 cm) mit einem Maximum von über 0,9 zwischen 1500 Hz und 2000 Hz. Die Plattenstruktur und vor allem die Porigkeit haben Einfluss auf die Frequenzlage des Schallabsorptionsmaximums.^[3]

Wird man Produkte aus Rinde bald erwerben können?

Produkte sind in der Erprobungsphase und erste Referenzgebäude werden damit ausgestattet. Für die Markteinführung bedarf es noch einiger Zulassungszertifikate und einen Produzenten, der die Dämmstoffe in großen Mengen herstellen wird.

Ein ehemaliger Student von dir hat sich auf Small Scale Dämmplatten und auf Verpackungsmaterial aus Rinde spezialisiert?

Ja, Bernhard Lienbacher hat die Firma Barkinsulation gegründet. Es geht da einerseits um druck- und stoßfestes Verpackungsmaterial, welches die vielfach verwendete Luftpolsterfolie oder Styropor überflüssig macht. Dadurch werden der Materialverbrauch sowie die Kosten reduziert und die Umweltverträglichkeit verbessert. Für die Small Scale Dämmplatten wird es demnächst ein erstes Referenzprojekt mit einer sichtbaren, ästhetisch ansprechenden Rindendämmung geben

Sehr spannend finde ich, dass ihr inzwischen eure Materialbasis erweitert habt und jetzt auch mit Torfmoos, einer ökologisch wie technisch hochspannenden Ressource für Dämmstoffe, arbeitet. Wie seid ihr darauf gekommen?

Torfmoos (Sphagnum) ist ein schon sehr lange und vielfach eingesetztes Dicht-, Füll-, und Dämmmaterial. Im Beringstadel in Gosau, Oberösterreich, etwa findet sich in den Fugen einer Blockzimmerung des 18. Jahrhunderts eine Dichtungsschnur daraus. Die hält also schon an die 250 Jahre. Lufttrockenes Torfmoos nimmt bei Wasserlagerung im Durchschnitt das 14-fache (Standardabweichung 2,4) seines Trockengewichts an Wasser auf und es tritt eine bedeutende Volumenvergrößerung ein. Nach 30 Sekunden hat das Moos dabei bereits knapp die Hälfte des Sättigungsgewichts erreicht und nach knapp 10 Minuten ist der Sättigungspunkt erreicht. In integraler Betrachtung zeigt sich, dass Torfmoos in Bezug auf seine Wärmeleitfähigkeit ein vielversprechender Dämmstoff ist, und dass es technisch möglich ist, vorkomprimierte Torfmoos-Fugenstreifen herzustellen und diese für die Fenstermontage einzusetzen. Das haben wir umgesetzt und Dichtungs- und Dämmmaterial für die Bauanschlussfuge von Fenstern aus Torfmoos entwickelt. Wir sehen darin eine Alternative zum weitverbreiteten PU-Schaum im ökologischen Bausektor sein, evaluieren in weiteren Studien aber noch die Wirtschaftlichkeit dieses Arbeitsschrittes.^[4]

Ist Torfmoos ökologisch vertretbar?

Absolut, denn das Torfmoos für die Torfmoosdämmstoffe stammt aus sogenannten Paludikulturen. Dort werden einst trockengelegte Hochmoore wieder vernässt und Torfmoos wird als torfbildende Pflanze kultiviert. Dieses Moos kann ohne Beschädigung des Hochmoores nachhaltig geerntet werden. Der Einsatz als Dämmstoff ermöglich eine stofflich hochwertige Verwendung.

Mein aktuelles Lieblingsprojekt von dir ist die Podcast-Serie zu „Simple Smart Buildings“ gemeinsam mit Fritz Idam. Welche Themen behandelt ihr da?

„Simple Smart Buildings“ steht für Gebäude, die einfach und dauerhaft gebaut sind. Für die Generationen vor uns war es ganz normal mit einfachen Mitteln dauerhafte Gebäude zu errichten. In den verschiedenen Regionen entwickelten sich aus lokal vorhandenen Baustoffen resiliente Baukonstruktionen und Gebäudetypen, welche Jahrhunderte überdauert haben und gerade deshalb immer noch eine hohe Nutzungsqualität bieten. In diesem Podcast sprechen wir z.B. über das baukulturelle Erbe in Hallstatt, Oberösterreich, von wo wir kommen… Wir formulieren aber auch Gedanken u.a. zum menschlichen Maß, zum rechten Winkel, zur Genauigkeit und zur Zweitverwendung, wir sinnieren über die handwerkliche Fertigung oder über Exnovation, Gebäudesoftskills oder über Praktisches wie die Luftbrunnen im Burgtheater Wien oder die Nachtlüftung. Da ist für alle was dabei…

Vielen Dank für das Gespräch.

Die Fragen stellte Antón Nothegger (siehe Autorenkasten).