BioInsPa - Up-cycling von Stroh Biogene Dämmplatte: Entwicklung und Anwendung

TIM-Expertentag - Neue ökologische Dämmstoffe
           19.09.2014 – FH OÖ Campus Wels

                    BioInsPa -
             Up-cycling von Stroh

         Biogene Dämmplatte:
      Entwicklung und Anwendung
               (FFG-Projektnummer: 3082338)

     Dr. Stefan Hinterreiter – FH Salzburg (Campus Kuchl)
                   Tel.: +43 (0)50 2211 2405
          eMail: Stefan.Hinterreiter@fh-salzburg.ac.at

Gliederung

  Einleitung, Vorstellung FH Salzburg, Campus Kuchl

  Projektziele

  Vorversuche

  Geplantes weiteres Vorgehen

  Beteiligte Projektpartner

Campus Kuchl

über 400 Studierende

5 Studiengänge

Campus Kuchl

    Studiengang Holztechnologie & Holzbau

               Dämmstoffe:
   Entwicklung und Charakterisierung von
           biogenen Werkstoffen

Prozesse bei der Materialbearbeitung

 Trocknung                             Neue Werkstoffe

Festigkeitsuntersuchungen

Materialveränderungen

Methoden der künstlichen
Umweltsimulation und der
Freibewitterung

Mikroskopische Analysen

Weitere Charakterisierungsmöglichkeiten

Rohdichteprofilmessgerät                            FT-IR Spektroskopie

                                          Wärmeleitfähigkeitsmessgerät
FT-NIR Spektroskopie

Gliederung

  Einleitung

  Projektziele

  Vorversuche

  Geplantes weiteres Vorgehen

  Beteiligte Projektpartner

Einleitung

    Stroh und Hausbau? Kann man das vereinen?

        Was verbinde ich persönlich mit Stroh –
          Strohbau – Stroh beim Hausbau?

Einleitung (2)

 Quelle: www.strohhaus.com

Einleitung (3)

   http://www.atelierwernerschmidt.ch

Zwischenfazit

Erste Testreihen haben ergeben, dass Strohplatten einen interessanten
und vielversprechenden Dämmstoff darstellen (z.T. auch schon Stand
des Wissens).

Diese Platten bzw. das verwendete Rohmaterial wiesen jedoch
Verbesserungspotential auf  F&E-Bedarf.

„Unser“ Projektansatz:
 Vorbehandlung des Strohs mittels Steam-Explosion
 Erzeugung eines standardisierten Rohstoffs
 …

Projektziele

 Definierung der verwendbaren Rohstoffqualitäten (Verschmutzung,
  Wassergehalt, unterschiedliche Strohsorten)
 Abschätzung der mikrobiologische Langzeitstabilität des
  behandelten Strohs
 Erweiterung der Ressourcenausnützung der Strohwertstoffe
 Optimierung des Steam-Explosion Prozess für die weitere
  Werkstoffentwicklung
 Untersuchung alternativer Vorbehandlungsprozesse des Strohs
 Entwicklung und Optimierung einer setzungsfreien
  Einblasdämmung auf Strohbasis für die bautechnische Eignung
 Entwicklung und Optimierung einer neuen formstabilen
  Strohdämmplatte für die bautechnische Eignung
 Optimierung des Herstellungsprozesses eines plattenförmigen
  Strohwerkstoffes
 Grundlagen für Anwendungen schaffen, z. B. im Holzbau –
  vorgefertigte Bauteile, Anschlussdetails, Befestigungen
 Steigerung der Wertschöpfung der regionalen Urproduktion

Vorversuche

Verwendete Materialien

    Weizenstroh          Maisstroh   Miscanthus

Aufbau Stroh

Strohvorbehandlung
mit Steam Explosion

Steam Explosion

                   Steam                vorbehandeltes
Stroh                                   Stroh
                   Explosion

 Keine Chemikalien, umweltfreundliche, wenig Energie

Strohaufschluss mit Steam Explosion

             REM Stroh unbehandelt

Strohaufschluss mit Steam Explosion

             REM Stroh behandelt 160 ° C 10 min.

Strohaufschluss mit Steam Explosion

            REM Stroh behandelt 180 ° C, 10 min.

Strohaufschluss mit Steam Explosion

           REM Stroh behandelt 190 ° C, 10 min.

Strohaufschluss mit Steam Explosion

             REM Stroh behandelt 200 ° C, 10 min.

Strohaufschluss mit Steam Explosion

        REM Stroh behandelt 200 ° C, 20 min.

Ergebnis

 Weizenstroh       Maisstroh       Miscanthus
180°C, 10 Min.   180°C, 10 Min.   200°C, 20 Min.
200°C, 20 Min.

Versuche in Kuchl

Vorgehensweise

                 Bestimmung der Material-
                   Ausgangsfeuchte

Vorgehensweise (2)

                     Berechnen der Fasermenge und des
                       Klebstoffanteils

                     Vermischung des Leims mit dem
                     Ausgangsmaterial
                      Mit Hilfe von Druckluft wird der
                     Leim (im Becher) in den
                     Pflugscharmischer eingeblasen

Vorgehensweise (3)

                     Vermengen von Fasern und
                     Klebstoff im Pflugscharmischer

Vorgehensweise (4)

Vermengtes Fasermaterial wird abgewogen und der Faserkuchen
wird geformt.

Vorgehensweise (5)

                     Pressen bei 180°C
                     25 Min. bei d = 39mm
                     30 Min. bei d = 50mm

Vorgehensweise (6)

                                                                                  Klebstoff

                                                   Urea-Formaldehyd                                               "Andere"

                Vorbehandlung Steam-
                                       Soll-Dicke 39 mm         Soll-Dicke 50mm               Soll-Dicke 39 mm               Soll-Dicke 50mm
                      Explosion

   Hanfstroh           Keine           Plattennummer 1

                                                                                                KEIN Klebstoff
   Maisstoh        180°C, 10 Min.                              Plattennummer 7
                                                                                              Plattennummer 2

  Weizenstroh      180°C, 20 Min.      Plattennummer 5         Plattennummer 6

                   200°C, 20 Min.      Plattennummer 10        Plattennummer 9

                                                                                                KEIN Klebstoff
   Miscantus       200°C, 20 Min.                              Plattennummer 8
                                                                                              Plattennummer 3

                                                                                               Klebstoff Tannin
                   200°C, 20 Min.
                                                                                              Plattennummer 4

Vorgehensweise (7)

                     Nach dem Pressen:
                     Abkühlen
                     Konditionieren im Klimaraum
                     (20°C, 65% rel. Luftfeuchte)

Vorgehensweise (8)

                     Zuschneiden der
                     Platten und Messung
                     im λ-Meter
                     (Wärmeleitfähigkeits-
                     messgerät)

Ergebnisse Wärmeleitfähigkeit

      90
     mW/                          Messung Lambda 10°C       Messung Lambda 25°C   Messung Lamba 40°C
      80
     m*K
      70
Wärmeleitfähigkeit

                     60

                     50

                     40

                     30

                     20

                     10

                      0
                          0   1       2      3          4     5       6      7    8       9      10    11

Ergebnisse Wärmeleitfähigkeit (2)

Fazit Vorversuche

 Verarbeitung teils schwierig auf Grund langer Fasern, die sich im
       Pflugscharmischer verfangen

 Plattenqualität sehr unterschiedlich (teils sehr bröselig)

 Wärmeleitfähigkeit scheinbar unabhängig von der Dicke der
      Platte

 Maisstroh: zeigen derzeit die besten Wärmeleitfähigkeiten

 ABER: derzeit keine eindeutige Tendenz der Materialien
      erkennbar

Ausblick

 Für aussagekräftige Ergebnisse ist mehr Material notwendig
 (Material wurde angeliefert; befindet sich derzeit in
 Trockenkammer  Lagerfähigkeit).

 Adaptionen im Pflugscharmischer sind notwendig.

 Für weitere Testreihen sollte die Plattendicke weiter variiert
 werden.

 Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf Testreihen mit natürlichen
  Klebstoffen, möglicherweise ist sogar kein Klebstoff von Nöten

 Erste Versuchsreihen zur Einblasdämmung sind durchzuführen.

Genug Stroh in Österreich?

       2 Mio t Stroh p.a. derzeit ungenutzt

Projektpartner

Das Projekt wird durch die Österreichische Forschungsförderungs-
gesellschaft FFG gefördert.
Folgende Projektpartner sind am FFG-Coin-Projekt „BioInsPa“
(Projektnummer 3082338) beteiligt:

    FH OÖ Forschungs & Entwicklungs GmbH
    ENICON eco energy consulting GmbH
    ISOCELL GmbH
    Flachshaus Waldviertel GmbH
    Öko Verein
    Architekten Scheicher ZT GmbH

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!

Ansprechpartner

Stefan Hinterreiter
stefan.hinterreiter@fh-salzburg.ac.at

0676 847795604