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Nanotechnologie im Bauwesen

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Die Nanotechnologie bietet für den Bausektor ein neuartiges Betätigungsfeld mit hohem Innovationspotenzial, da sich dadurch außergewöhnliche Materialeigenschaften und Funktionalitäten erzielen lassen. Es handelt sich um einen Themenbereich, der - von der (bau-)stofflichen Produktentwicklung ausgehend - wegweisende Impulse in bestimmten Schwerpunktfeldern auslösen kann, z. B. in den Bereichen Energieeffizienz, Raumklima und Wohnkomfort, Infrastruktur.

Fachbeitrag: 2009 (aktualisiert: Januar 2018)

Das BBSR verfolgt die aktuellen Forschungsaktivitäten in diesem sich dynamisch entwickelnden Marktbereich und berichtet hierüber:

Die Entwicklung neuer oder entscheidend verbesserter Baustoffe, Materialien und Verfahren durch den Einsatz von Nanotechnologien und deren Einsatz im Bauwesen findet insbesondere in folgenden Bereichen statt:

  • Erhöhung der Haltbarkeit von Gebäudeelementen (z. B. Fassade, Fenster, Türen, Dächer)
    Beispiele: kratzfeste Versiegelungen und Oberflächen; UV-Schutz; Schmutz abweisende Oberflächen; Verbesserung der Klebung bei Bauelementen.
  • Reduzierung des Energiebedarfs durch nanotechnologische Effekte
    Beispiele: neuartige wärmedämmende Materialien und Lacke; energiespeichernde Materialien; optimierte Wärmeschutzverglasungen
  • Verbesserung von Raumklima, Wohnkomfort und Sicherheit
    Beispiele: selbstreinigende, photokatalytische antibakterielle Oberflächen und Materialien; Materialien zur Regelung von Temperatur und Feuchte in Innenräumen; neuartige Brandschutzmaterialien.
  • Verbesserung der Energieeffizienz und Langlebigkeit zementgebundener Werkstoffe
    Beispiele: ultrahochfester und langlebiger Beton; Optimierung von Beton- und Mörtelrezepturen; Verringerung des Energiebedarfs und der Emissionen bei der Zementherstellung; Steuerung der Eigenschaften zementgebundener Baustoffe, Betone mit verbesserten mechanischen Eigenschaften.
  • Verbesserung der Beständigkeit von Straßenbelägen
    Beispiele: offenporiger Asphalt mit hoher Lebensdauer; risshemmende Tragschichten; Bindemittel für die Schichtverbunde; Frostschutz mit langer Lebensdauer.

Einige der derzeitigen Entwicklungen sind schon weit bis hin zur Produktions- und Marktreife fortgeschritten, andere befinden sich noch im Stadium der Ideen-Entwicklung.

Die Marktentwicklung im Baustoffsektor kann in vielfacher Hinsicht von neuen Erkenntnissen in den genannten nanotechnologischen Bereichen profitieren. Grundsätzlich sind, auch wenn verschiedene Anwendungen ansatzweise bekannt sind, noch viele Details nicht verstanden und damit viele Entwicklungspotenziale bislang nicht in vollem Umfang absehbar. Über die Optimierung der üblichen Leistungsmerkmale (z. B. von Beton: Festigkeit und Dauerhaftigkeit) hinaus rücken zunehmend auch zusätzliche Funktionen wie Selbstreinigung und Wärmespeicherung in den Bereich des Machbaren. Ferner gibt es im Hinblick auf intelligente, multifunktionale Eigenschaften ein großes Entwicklungspotenzial.

Selbstreinigung und Luftreinhaltung durch PhotokatalyseSelbstreinigung und Luftreinhaltung durch Photokatalyse an Baustoffen

Mit derartigen nanotechnologischen Neuerungen ergibt sich für die deutsche Bauwirtschaft die Chance, sich auf einem immer härter von niederpreisigen Importprodukten bestimmten Markt mit innovativen Ideen abzuheben - in Form hochleistungsfähiger, höherpreisiger Hightech-Produkte. Die Sicherung eines Marktvorteils durch Produktinnovation sowie Einsparpotenziale in Bezug auf den Rohstoff- und Energieverbrauch sind politisch benannte Ziele. Vor diesem Hintergrund investieren zurzeit sowohl die Europäische Union als auch die Bundesregierung mittels verschiedener, zum Teil speziell auf das Bauwesen ausgerichtete, Förderprogramme in die Zukunft unseres Wirtschaftsstandortes.

Umwelt- und Gesundheitsaspekte

Nanomaterialien finden sich in Anwendungs- und Produktkategorien aus allen Wirtschaftsbereichen, von Lebensmittel über Medizin bis hin zum Bauen. Im Bereich der Bauwirtschaft erfordert vor allem die Massenrelevanz sowie die Vielzahl der Beteiligten oder Betroffenen - vom Planer, über den Bauausführenden, dem Nutzer bis hin zum Rückbauunternehmen - die praxisnahe Einordnung und Informationsbereitstellung zu möglichen gesundheitlichen oder umweltrelevanten Auswirkungen. Nanomaterialien sind nicht grundsätzlich mit einem Risiko für Mensch und Umwelt verbunden. Ziel ist es jedoch, Risiken für Mensch und Umwelt frühzeitig zu erkennen und anwendungssichere und umweltverträgliche Materialien und Produkte zu entwickeln. Aus diesem Grund ist Risikoforschung ein Baustein im Rahmen des Nano Aktionsplans 2020, eine ressortübergreifende Strategie der Bundesregierung.

Links

Hightech Strategie der Bundesregierung

Nanoaktionsplan

Aktionslinie Hessen-Nanotech

Zusatzinformationen

Kontakt

Dr.-Ing. Tanja Brockmann
Referat II 6 - Bauen und Umwelt
Tel.: +49 30 18401-2760
Fax: +49 30 18401-2769
Stefan Haas
Referat II 6 - Bauen und Umwelt
Tel.: +49 30 18401-3414