Institut für Ziegelforschung: Die Zukunft der Dachziegel

Seit Jahrtausenden wird mit dem Ziegel gebaut. Er sorgt dafür, dass Gebäude in die Höhe wachsen und Dächer dicht sind. Und wenn auch morgen der Dachziegel nicht von gestern ist, könnte das mit ein Verdienst des Instituts für Ziegelforschung Essen (IZF) e. V. sein.

Hersteller fördern Materialentwicklung

Einen der ältesten Baustoffe der Welt zu erforschen – wer kommt auf eine solche Idee? Es waren Ziegelhersteller, die nach Ende des Zweiten Weltkriegs in Essen vor Trümmern standen. Etwas aus Trümmern aufzubauen und eine Zukunft zu geben, war die Motivation dieser kleinen Gruppe von Herstellern, 1952 das Institut für Ziegelforschung ins Leben zu rufen. Heute gehören die namhaften Ziegel- und Dachziegelhersteller, aber auch Unternehmen im Bereich Anlagenbau, Ingenieurbüros und Hersteller von Maschinen und Komponenten für die Ziegelherstellung zu den Mitgliedern des gemeinnützigen Vereins, dessen Auftrag anwendungsbezogene Grundlagenforschung und Entwicklung heißt.

Innovationen entwickeln und praxistauglich machen

Wer sich nun vorstellt, das 20-köpfige Team des Instituts für Ziegelforschung, das sich zu etwa gleichen Teilen aus wissenschaftlichen Mitarbeitern und Technikern zusammensetzt, sei eine Gruppe von Archäologen, die einen Jahrtausende alten Baustoff immer wieder neu entdecken, liegt falsch. Dr.-Ing. Rigo Giese und sein Stellvertreter, Dipl.-Ing. Eckhard Rimpel klären auf: „Unser Alltag ist es, Fragestellungen unserer Mitglieder zu beantworten, Anregungen aufzunehmen, Innovationen zu entwickeln und in der Praxis umsetzbar zu machen.“ Ein weiterer wichtiger Bestandteil der IZF-Arbeit sind Forschungsaufträge im Bereich der Baustoffentwicklung und Baustoffoptimierung sowie des Anlagenbaus.

„Nicht selten kommt der Anstoß für ein neues Projekt von Mitgliedern und aus unserem Hause selbst“, erklärt Eckhart Rimpel. Die Ergebnisse ihrer Forschungsarbeit können auf bilateraler Basis genutzt werden, wenn der Auftrag von einem einzelnen Mitglied erfolgte, oder auch von der gesamten Branche aufgegriffen und in der Praxis angewandt werden.

Dachziegel für ein verbessertes Stadtklima

Rigo Giese zeigt das Leistungsspektrum seines Instituts an Beispielen auf: „Das kann unsere Unterstützung bei der Erschließung einer neuen Grube sein, die Entwicklung der optimalen Zusammensetzung der Rohstoffe, die Optimierung des Baumaterials Ziegel oder auch die technische Machbarkeit von Anwendungen zu prüfen und weiterzuentwickeln.“

Beispiele hierfür gibt es genug aus der über 70-jährigen Geschichte des Instituts für Ziegelforschung: Wie kann mit Ziegeln erdbebensicher gebaut werden? Wie kann der Feuerwiderstand von Ziegeln verbessert werden? Oder auch ein topaktuelles Thema: Wie können Dachziegel dazu beitragen, das Stadtklima zu verbessern?

Dachziegel sollen Sonnenstrahlen reflektieren

„In Zeiten fortschreitender Bodenversiegelung durch Bebauung und der Klimaerwärmung ist es wichtig, dass die Oberflächen der Gebäudehüllen die Sonneneinstrahlung zukünftig mehr reflektieren als bislang absorbieren“, erläutern die beiden Wissenschaftler das Ziel dieses Projekts aus dem Institut für Ziegelforschung. Das Thema heißt „Cool Roofs“, die etwa im heißen Kalifornien schon Standard sind. „Hierzu gibt es grundsätzlich die Möglichkeit, die Oberflächen der Dachziegel durch Beschichtung zu verändern oder die Materialzusammensetzung ohne zusätzliche Prozessschritte zu optimieren.“

Sturmtauglichkeit: Dachziegel-Test am Dachabhebestand

Auch in einem anderen Bereich leisten die Ziegel-Wissenschaftler Grundlagenforschung. Die Klimaveränderung führt zur weltweiten Zunahme von Extremwetterlagen. So ist etwa auch eine Zunahme an Stürmen und deren Intensität seit Jahrzehnten zu verzeichnen. An einem Dachabhebestand prüft und bewertet das Institut für Ziegelforschung die Windsogsicherheit von Dachziegeln und deren Befestigung auf der Traglattung. Also eine wesentliche Grundlage für die Erstellung eines Wind-Atlas für Deutschland, aus dem sich im Fachregelwerk des Zentralverbands des Deutschen Dachdeckerhandwerks (ZVDH) die vorgeschriebene Windsogsicherung mit entsprechender Anzahl von Verankerungen ergibt. In dem Versuchsaufbau wurden nicht nur die unterschiedlichen Dachneigungen und Ziegel getestet, sondern auch der Einfluss beispielsweise von Wirbelschleppen in der Nähe von Flughäfen.

Brennanlagen perspektivisch umstellen auf grünen Wasserstoff

Auch die Energiewende beschäftigt das Team von Rigo Giese und Eckhardt Rimpel zunehmend. Der Umstieg vom fossilen Energieträger Erdgas auf grünen Wasserstoff kann nur gelingen, wenn die Brennanlagen bei den Ziegelherstellern wasserstofftauglich sind oder durch die Entwicklungsarbeit des Instituts für Ziegelforschung wasserstofftauglich werden. Ob und wie realistisch dabei eine künftige Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff ist, muss auf politischer Ebene geklärt werden. „Wir schaffen lediglich die Grundlagen dafür, dass die technischen Möglichkeiten gegeben sind“, erläutert Rigo Giese.

Im Blick haben die „Ziegelforscher“, die beide aus der Anwendungstechnik kommen, dabei immer die praktische Umsetzbarkeit. „Kein Ziegelhersteller kann es sich leisten, mal eben schnell seinen Tunnelofen zu ersetzen, der nicht selten eine Laufzeit von einem halben Jahrhundert besitzt“, erläutert Rigo Giese, der seit vier Jahren im Institut für Ziegelforschung arbeitet und das Institut seit eineinhalb Jahren leitet.

Großprojekt: Elektrifizierung von Tunnelöfen

Um genau diese Tunnelöfen als Herzstücke der Ziegelproduktion geht es in einem der größten Projekte des IZF: Mit über 20 Partnern wird die mögliche Elektrifizierung von Tunnelöfen entwickelt. Ein Mammutprojekt – nicht nur wegen der Größe der Anlagen. Eckhart Rimpel, seit 38 Jahren am Institut für Ziegelforschung, erklärt dazu: „Es geht nicht nur um das technisch Machbare, sondern gerade auch darum, was finanziell und betriebswirtschaftlich für Anwender sinnvoll ist.“ Dabei spielt etwa die Frage eine wesentliche Rolle, wie bei den heute üblichen großen Querschnitten der Tunnelöfen eine Elektrifizierung überhaupt realisierbar ist und welchen Einfluss diese auf die Qualität und Farben der Ziegel und Dachziegel haben wird.

Wichtiges Thema: Ziegel-Recycling

Die Zukunft des Traditionsbaustoffs Ziegel entscheidet sich zudem an dessen Nachhaltigkeit. Dabei kann der Ziegel trotz seiner energieintensiven Herstellung mit hoher Recyclingfähigkeit punkten. Wer beim Ziegel-Recycling nur an die Verwendung der „ausgedienten“ Baustoffe als roter Tennisplatzbelag denkt, ist von gestern. „Aufgrund der hohen Sortenreinheit können Dachziegel zu einem zweiten oder dritten Leben als neue Ziegel wiedererweckt werden“, betonen die beiden Experten.

Wirtschaftliche Lage und Politik sorgen für Skepsis

Also bestehen die besten Perspektiven für die künftige Ziegelforschung in Essen? Nicht ganz: „Aufgrund der wirtschaftlichen Lage in Deutschland und des Regierungswechsels stehen die Forschung und finanzielle Förderung für neue Projekte derzeit in den Sternen“, befürchten Rigo Giese und Eckhard Rimpel. Bleibt zu hoffen, dass sich die Politik daran erinnert, dass der Baustoff Ziegel und die Gebäude und Dächer, die damit errichtet werden, eine vielfach höhere Lebenserwartung als jeder Koalitionsvertrag haben.

Sie interessieren sich für Trends im Dachhandwerk? Dann lesen Sie unseren Gastbeitrag von Dachdeckermeister Michael Zimmermann über die Gründung der PV.Academy.

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