Hefe statt Gips: Neuer Baustoff kommt aus dem 3D-Drucker

Bäckerhefe, Algen, Holzfasern und Wasser – das klingt nach Küche und Garten, nicht nach Baustelle. Doch aus diesen Zutaten haben Forscher der Chalmers University of Technology in Schweden ein Material für den 3D-Druck entwickelt.

Einsatzmöglichkeiten finden sich dort, wo Innenräume heute oft mit Gips, Kunststoff oder synthetischen Textilien ausgestattet werden: bei Wandpaneelen, Raumteilern oder Sonnenschutz. Langfristig sehen die Forscher sogar Potenzial für Reststoffe aus Brauereien und der Landwirtschaft, die bisher oft ungenutzt bleiben. Ihre Studie zu der Entwicklung erschien im Fachjournal Frontiers of Architectural Research.

Warum Hefe hier nicht gärt, sondern Baustoff wird

Für die Herstellung des Materials verwenden die Forscher trockene Bäckerhefe, Zellulosefasern aus Holz, Alginat aus Braunalgen und Glycerin aus Pflanzen und Wasser. Daraus entsteht ein Hydrogel, also eine weiche, gelartige Masse. Diese Masse lässt sich mit Luftdruck durch eine Düse pressen und in Form bringen.

Vor dem Mischen erhitzen die Forscher die Hefe. So deaktivieren sie die Zellen und machen die spätere Masse stabiler. Die Hefe vergärt hier nichts. Sie liefert Biomasse und gibt dem Material Volumen, eine zähflüssige Konsistenz und Halt. Zellulosefasern stärken die Struktur. Alginat hilft dabei, die Form zu bewahren. Glycerin macht die Masse flexibler.

„Im Kern geht es darum, ein architektonisches Material vollständig aus organischen, erneuerbaren Zutaten zu schaffen“, sagt Malgorzata Zboinska, Professorin an der Chalmers University of Technology und Leiterin der Arbeit. Der Ansatz verbindet Materialforschung mit digitaler Fertigung. Bauteile entstehen dadurch nicht aus Platten, die zugeschnitten werden müssen. Sie wachsen Schicht für Schicht aus dem Drucker.

Der 3D-Druck senkt Abfall und spart aufwendige Hitze

Für die Herstellung braucht das Team keine hohen Temperaturen. Der Druck läuft bei Raumtemperatur, außerdem kommen die Formen ohne zusätzliche Stützstrukturen aus. Das macht den Ansatz für die Baubranche interessant, denn Verschnitt, Energiebedarf und Transport zählen dort seit Jahren zu den großen Kostentreibern.

„3D-Druck macht es möglich, komplexe Formen zu erzeugen, ohne Abfall zu produzieren“, sagt Doktorandin Yagmur Bektas. Form, Textur und Materialverteilung ließen sich dabei mit hoher Kontrolle steuern. Für die Innenarchitektur ist das besonders relevant. Viele Bauteile müssen nicht tonnenschwer sein, sondern Licht lenken, Räume gliedern oder Oberflächen gestalten.

Das Material lässt sich zudem optisch anpassen. Je nach Mischung entstehen gelbe bis braune Naturtöne. Die Farbe kann sich durch natürliche Pigmente verändern. Auch farbige Hefestämme kommen als Möglichkeit infrage. Für Räume ergeben sich daraus mehrere Anwendungen:

• Trennwände und leichte Raumteiler
• Wandpaneele mit strukturierter Oberfläche
• Schirme für Tageslicht und Sonnenschutz
• dekorative Elemente mit variabler Transparenz

Nachhaltige Baustoffe könnten Reststoffe sinnvoll nutzen

Ein praktischer Vorteil liegt in der Verfügbarkeit von Hefe. „Hefe wächst exponentiell“, sagt Zboinska. „Sie braucht keine streng kontrollierten Umgebungen und ist nicht besonders empfindlich gegenüber Verunreinigungen.“

Damit wird auch ein anderer Ansatz interessant: Reststoffe aus Brauereien, Landwirtschaft oder verwandten Industrien könnten künftig in Baumaterialien landen, sofern sie nicht mehr als Lebensmittel oder Tierfutter geeignet sind. Für eine Kreislaufwirtschaft wäre das ein wichtiger Schritt. Was bislang oft als Nebenprodukt anfällt, bekäme eine neue Funktion im Innenausbau.

Die Forscher denken dabei anders über Haltbarkeit als bei Beton, Stahl oder Ziegel. Nicht jedes Material muss für Jahrzehnte nahezu unverändert bleiben. Gerade im Messebau, Ladenbau oder bei flexiblen Bürokonzepten wechseln Innenraum-Elemente häufig. Biologisch abbaubare Materialien könnten dort besser passen als langlebige Kunststoffe.

„Das stellt die traditionelle Vorstellung infrage, dass Materialien für immer halten müssen“, sagt Zboinska. Kürzere Lebenszyklen und kontrollierter Abbau könnten Teil des Designs werden. Dieser Gedanke klingt ungewohnt, passt aber zu einer Branche, die neue Wege gegen Abfall und Ressourcenverbrauch sucht.

Für echte Gebäude fehlen noch wichtige Prüfungen

Bis zum Einsatz im Alltag bleibt jedoch viel Arbeit. Die Forscher müssen Eigenschaften prüfen, die für Gebäude unverzichtbar sind. Dazu zählen Festigkeit, Brandschutz, Verhalten bei Feuchtigkeit und die Herstellung größerer Elemente. Gerade Innenräume stellen hohe Anforderungen, weil Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Nutzung stark schwanken können.

Auch die nächsten Ideen reichen über einfache Paneele hinaus. Zboinska nennt Materialien, die sich selbst reparieren oder Schadstoffe aus der Luft neutralisieren könnten. „Das könnte zum Beispiel selbstheilende Materialien oder Materialien betreffen, die die Luft reinigen, indem sie schädliche Stoffe und Schadstoffe neutralisieren“, sagt sie.

Aus dem Hefe-Gel ist damit noch kein fertiges Bauprodukt geworden. Es zeigt aber einen möglichen Weg zu Innenräumen, die weniger fossile Rohstoffe brauchen.

Kurz zusammengefasst:

• Forscher der Chalmers University of Technology haben nachhaltige Baustoffe aus Hefe, Holzfasern, Algenbestandteilen, pflanzlichem Glycerin und Wasser entwickelt.
• Das Material lässt sich im 3D-Drucker formen und könnte künftig für Innenräume genutzt werden, etwa für Wandpaneele, Raumteiler oder Sonnenschutzflächen.
• Noch fehlen wichtige Tests zu Festigkeit, Brandschutz und Feuchtigkeit, doch der Ansatz zeigt, wie Reststoffe und erneuerbare Zutaten fossile Materialien ersetzen können.

Übrigens: Während Forscher Hefe im 3D-Drucker zu einem neuen Baumaterial formen, erlebt Lehm als Baustoff ein Comeback. Er braucht kein energieintensives Brennen, ist oft regional verfügbar und kann Beton in manchen Bereichen ersetzen. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Chalmers University of Technology / Henrik Sandsjö