Vertikale Gärten: Erde als Baumaterial und 3D-Druck sollen es möglich machen

Anstatt auf Stahl oder Beton Erde anzubringen, damit auf der Fassade Pflanzen gedeihen können, wollen US-Forscher gleich ganze Häuser aus Erde bauen, der Samen beigefügt sind. Helfen soll dabei die 3D-Druck-Technologie.

Quelle: University of Virginia

Soll mit Erde gebaut werden, damit darauf Pflanzen gedeihen, muss man Samen von Gewächsen verwenden, die mit wenig Wasser auskommen.

Fassaden auf denen es grünt und blüht können der Umwelt nutzen: Sie wirken als Dämmstoff, saugen das Regenwasser auf und sie dienen Pflanzen und kleinen Tieren als Habitat. Je nachdem ist es schwierig, die dafür nötige Erde so in Bauten aus Stahl oder Beton zu integrieren, dass auf ihnen Pflanzen dauerhaft gedeihen können.

Einfacher wäre es, wenn die Erde gleichzeitig auch als Baumaterial fungiert. Dies war der Gedanke einer Forschungsgruppe um Ji Ma, Assistenzprofessor für Materialwissenschaften und Ingenieurwesen an der Universität von Virginia (UVA). Er hat zusammen mit seinen Kollegen ein 3D-Druck-Verfahren für den Bau entwickelt, bei dem Tinte respektive Druckmaterial aus mit Pflanzensamen und Wasser gemischter Erde zum Einsatz kommt.

Geiometrische Strukturen aus Samen und Erde

Nun konnten sie anhand von Versuchen zeigen, dass komplexe geometrische Strukturen aus Erde möglich sind, wie es in der Medienmitteilung der Universität heisst. Wie Ehsan Baharlou, der ebenfalls an der UVA tätig ist, erklärt, werden dafür einheimische Erde und Samen einheimischer Pflanzen genutzt. Zudem ist der Energieverbrauch laut dem Team gering: Energie braucht es lediglich für das Mischen des Materials und für die für den Druck notwendige Pumpe. „Wenn wir ein gedrucktes Stück nicht verwenden oder es nicht die gewünschte Qualität aufweist, können wir es wiederverwerten und abermals neu verwenden“, so Baharlou weiter.

Mit einem tischgrossen 3D-Drucker testeten die Forscher zwei Vorgehensweisen: einmal wurden Erde und Samen in aufeinanderfolgenden Schichten ausgedruckt und einmal wurden Samen und Erde zu „Tinte“ gemischt und erst dann ausgedruckt. Dabei entstanden kleine Prototypen, etwa von der Grösse einer Getränkebüchse. Wie die UVA schreibt, haben beide Ansätze  funktioniert. – Baharlou schlug daraufhin vor, komplexere Formen auszudrucken, zum Beispiel Kuppeln.

Pflanzen, die ein trockenes Klima mögen, gesucht

Schliesslich testeten die Forscher auch, wie das Material aus dem Druckkopf kommen muss, ohne dass der Erdmix spezieller Zusätze bedarf. Dabei zeigte sich, dass 3D-gedruckte Bodenstrukturen das Pflanzenwachstum zwar fördern können, sich aber wohl nur für in Sachen Wasser genügsame Pflanzen eignen: „3D-gedruckte Erde tendiert dazu, schneller Wasser zu verlieren. Gleichzeitig hält sie das Wasser, das sie hat, besser fest“, erklärt Ma. „Der 3D-Druck sorgt dafür, dass die Umgebung der Pflanze trockener wird, deshalb müssen Pflanzen berücksichtigt werden, die ein eher trockenes Klima mögen.“

Der Grund dafür liegt laut Ma darin, dass der 3D-Druck die Erde verdichtet: „Wird die Erde durch die Düse gepresst, werden Luftblasen herausgedrückt. Wenn die Luftblasen aus dem Boden verschwinden, hält er das Wasser besser fest.“ (mai/mgt)

Der ausführliche Artikel findet sich hier https://engineering.virginia.edu