Zucker Symboldbild_Wikimedia commons_Lauri Andler (Phantom)_CC BY SA

Zucker als Baustoff

Am 23. März 2022 lud das Forum Rathenau ab 18 Uhr abermals zum hybriden Carbon Cycle Culture Club (C4) ein. Fachexpertinnen und -experten diskutierten Perspektiven rund um „Zucker als Baustoff“.

Aufgrund ihrer Geschichte hat die Stadt Zeitz bei diesem Thema und im Strukturwandel eine besondere Bedeutung. Deshalb verbindet der fünfte C4 das ehemalige Kraftwerk Zschornewitz digital mit dem Podium in der ehemaligen Brikettfabrik Herrmannschacht in Zeitz. Das duale Event wurde live gestreamt.

Hintergrund: Mehr als ein süßer Kristall

Seit dem Ende der europäischen Zuckerquote im September 2017 kann Zucker in unbegrenzten Mengen auf dem EU-Binnenmarkt abgesetzt werden. Die deutsche Zuckerindustrie steht seitdem in starker Konkurrenz zu der europäischen Überproduktion und ist einem hohen Preisdruck ausgesetzt.

Doch in der Not lassen innovative Ideen nicht lange auf sich warten: Es entstehen Konzepte zur Entwicklung neuer Produktionsketten jenseits der Nahrungsmittel- und Ethanolherstellung. Akteure aus Wissenschaft und Industrie forschen mit Hochdruck an Fasern, Chemikalien und Biokunststoffen, die auf Zucker basieren.

Welche neuen Verfahren und Materialien auf der Basis von Zucker gibt es, die als Baustoffe, in der Architektur und im Design Verwendung finden können? Welche Bedeutung haben dabei Zellulose und andere pflanzliche Polymere wie Lignin? Wie können Mono- und Disaccharide zu neuartigen Werkstoffen umgewandelt werden?

Zucker, Zeitz und attraktives Zusammenleben

In der Stadt Zeitz hat Zucker Tradition. Seit über 160 Jahren produziert man dort im industriellen Maßstab Rübenzucker. Zeitz ist zudem Modellstadt für einen gelungenen Strukturwandel im Rahmen des „Sachsen-Anhalt Projekts“ des Neuen Europäischen Bauhauses.

Zu Gast auf dem hybriden Podium sind:

  • Dr. Franziska Krüger, Leiterin der Stabsstelle „Strukturwandel im Mitteldeutschen Revier“, Staatskanzlei und Ministerium für Kultur des Landes Sachsen-Anhalt
  • Dr. Sebastian Kunz, Senior Manager Catalysis and Carbohydrate Chemistry, Südzucker AG, Central Department Research, Development, Services CRDS
  • Prof. Dr. Stefan Reich, Professor für Ingenieurhochbau, Hochschule Anhalt
  • Arvid Friebe, Geschäftsführer der Infra-Zeitz Servicegesellschaft mbH
  • Christopher Profitlich, Leitung Kommunikation & Unternehmensangelegenheiten, SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH

Das Event wurde live gestreamt. Zum Video.

Inhaltlicher Rückblick

Braunkohle und Zucker sind eng verknüpft

„Wir sind zur Zeit im Zentrum der Zuckerherstellung. Um uns herum wird Zucker in Wagen und LKWs transportiert, und wir sind so eine kleine Insel hier in abgeschlossenem Gelände“, beschreibt Moderator Professor Ralf Wehrspohn den außergewöhnlichen Veranstaltungsort des C4: Das Revierhaus des Industriedenkmal Brikettfabrik Herrmannschacht in Zeitz. Ein Museum inmitten des Industriestandortes der Südzucker AG, das vom Verein Mitteldeutscher Umwelt- und Technikpark e.V. (MUT) betrieben wird.

Tony Saar, MUT-Vorstandsmitglied

Innenansicht der ehemaligen Brikettfabrik

„Der erste Direktor der Zuckerfabrik Zeitz, Richard Herrmann, war auch Gründer der Brikettfabrik“, erläutert MUT-Vorstandsmitglied, Tony Saar, die Verbindung zwischen Kohle und Zucker in Zeitz. Sein Verein möchte die über 300-jährige Industriegeschichte des Standortes lebendig halten.

In der Brikettfabrik erzählen über 130 Jahre alte Originale Industriegeschichte

Im ersten Raum des Museums Brikettfabrik Herrmannschacht ist die 12-PS-Dampfmaschine zu sehen, die bis 1914 in Betrieb war. Sie wurde mit Wasserdampf betrieben und sorgte für den Antrieb der Brikettpressen und der Tellertrockner. Ein riesiger Tellertrockner ist im Trockenraum zu sehen. Er reicht vom Boden bis zur hohen Decke. Wie Schubladen können die einzelnen Fächer geöffnet werden. Er wurde mit 200 Grad Celsius Heißdampf beheizt, erläutert Tony Saar, Vorstandsmitglied des Mitteldeutschen Umwelt- und Technikpark e.V. (MUT). In dem Raum, der heute recht kühl ist, betrugen die Temperaturen damals etwa 50 Grad Celsius mit einer Luftfeuchtigkeit von bis zu 100 Prozent.

Außenansicht der ehemaligen Brikettfabrik

Saar, der als Schlosser bei der Mitteldeutschen Braunkohlegesellschaft mbH (MIBRAG) für die Instandhaltung zuständig ist, ist leidenschaftlicher Bergbausammler.  Er führt durch die ehemalige Brikettfabrik Herrmannschacht, die nach Richard Herrmann benannt ist, und 1889 mit der Produktion begann. Herrmann, damaliger Leiter der Zuckerfabrik, brauchte günstige Brennstoffe für die Zuckerherstellung.

Als letzte Generation, die im Bergbau tätig ist, fühlt Saar sich mit den historischen Produktionsstätten verbunden und möchte, dass wieder „Leben hereinkommt“ und die Geschichte mittels dieses spannenden Industriedenkmals erzählt werden kann. Er hat sogar in der Schmiede der ehemaligen Brikettfabrik Herrmannschacht geheiratet. Das Schild „Standesamt“ an der Außenmauer des Ziegelgebäudes springt beim Spaziergang über das Gelände ins Auge. Dominant sind die Produktionsstätten der Unternehmensgruppe Südzucker AG. Hinter den Zäunen, die die ehemalige Brikettfabrik einfassen, ragen die riesigen Silos, Fabrikgebäude und Schornsteine der Zuckerfabrik empor. Ständig ist das Rattern und Quietschen der Güterzugwaggons zu hören.  Die produzierte Ware wird fortlaufend abtransportiert. Während in der ältesten erhaltenen Brikettfabrik die Zeit stehen geblieben ist und Industriegeschichte bewahrt wird, pulsiert die Produktion von Zucker, Glukosesirup, Ethanol und Stärke drumherum. Dampf steigt in den Nachthimmel und spürbar wird, dass hier die Produktion nie stillsteht.

Der Verein MUT übernahm seit 1996 schrittweise die Rekonstruktion der alten Anlagen mit dem Ziel, die Brikettfabrik zu erhalten und der Öffentlichkeit zugänglich zu machen.

Im nächsten Raum stehen unterschiedliche Brikettpressen. Ein Poster zeigt verschiedene Brikettformate. Im Jahr 1935 gab es die Sonne als Salon-Brikett, Halbsteine mit Bruchfläche, Industrie-Semmeln, Industrie-Würfel, Automaten-Nuss-Briketts und Nüsschen. Die unterschiedlichen Formate der Briketts, hätten etwas mit der örtlichen Nutzung zu tun, erläutert Saar. Für kleine Öfen habe es kleine Briketts und Eierbriketts gegeben, für größere und die Industrie zum Beispiel die Ganzsteine. Diese seien gern gestapelt worden um Platz zu sparen, so Saar weiter..

Modell der ehemaligen Brikettfabrik

Die Doppelzwillingspresse aus dem Jahr 1948 sowie die beiden Einstrangpressen füllen die alte Fabrik. Die hintere Presse, Baujahr 1883, ist Originalbestand der Brikettfabrik Herrmannschacht. Die vordere stammt aus der Brikettfabrik „Gertrud“  Zechau und wurde etwa 1998 in die Brikettfabrik Herrmannschacht überführt. Die Pressen verarbeiteten die Kohle, die zuvor in den Tellertrocknern getrocknet wurde. Die Kohle wurde von oben über Fülltrichter aus den über den Pressen befindlichen Sammelräumen zugeführt.

Auf die Frage, weshalb es unterschiedliche Pressen gab meint Saar: „Mit den Größen der Pressen war es wie in der Elektronik, da ging es ständig voran, größer, schneller, besser.

Die Maschinen waren bis zum Produktionsende am 31. Dezember 1959 in Betrieb. Seit 1. Januar 1960 steht die Brikettfabrik Herrmannschacht unter Denkmalschutz und gilt als älteste erhaltene Brikettfabrik der ersten Generation (1858-1889).

Zeitz – einer der spannendsten Orte im Strukturwandel

„Wir sind hier in Zeitz, weil es auf der Hand liegt, dass Zeitz einer der spannendsten Orte im Strukturwandel ist. Wir sind in einer Stadt mit einer unglaublich reichen Historie und einem tiefen, erschütternden Strukturbruch in der Wendezeit,“ sagt Dr. Franziska Krüger, Leiterin der Stabsstelle „Strukturwandel im Mitteldeutschen Revier“. Es bestehe nun die einmalige Chance, die Stadt wieder neu zu erfinden und neu zu gestalten. Mit so einer Partnerschaft wie dem Neuen Europäischen Bauhaus könne das umso besser gelingen.

Nach fast einem Jahr habe das Netzwerk nicht nur einen gemeinsamen Antrag bei der Europäischen Kommission eingereicht, sondern könne auch die Ergebnisse der ersten Arbeitsphase präsentieren. Die Zukunft des ehemaligen Kinderwagenwerk ZEKIWA in der Stadt Zeitz sei der Gegenstand, mit dem sich das Netzwerk im Moment auch im Rahmen des Projektes beschäftige: „Ein tolles Gebiet im Zentrum der Stadt, das baulich entwickelt werden kann und soll“, erläutert Dr. Krüger.

Zukunft der stofflichen Nutzung von Zucker

„Wir heißen Südzucker und jeder denkt wir machen nur Zucker. Das ist natürlich dem Namen geschuldet“, sagt Dr. Sebastian Kunz. Südzucker sei jedoch eine sehr viel breitere Unternehmensgruppe. Natürlich produziere sie Zucker, aber auch Spezialitäten, Ethanol, vertreten durch die CropEnergies AG, Stärke und Fruchtzubereitungen. Bereits heute werde vom Unternehmen mit Ethanol Treibstoff hergestellt. Im Bereich Bau kämen bereits Zuckerrübenschnitzel als natürlicher Dämmstoff zum Einsatz. Heute stehe der Bereich künstliche oder sogenannte synthetische Grundstoffe im Fokus. Sie kämen vermehrt in Verruf, da das Verständnis entstehe, dass die Kohlenstoffbasis keine nachhaltige sei, sondern eine fossile. Die Freisetzung des Kohlenstoffs in Form von CO2 habe sich nur verzögert.

„Wir werden nicht nur mit Recycling einen geschlossenen Kreislauf entwickeln können“

„Wie können wir hier eine Art Kreislauf aufbauen, sodass wir nicht auf fossile Rohstoffe zurückgreifen müssen?“, fragt Dr. Kunz.  Das Thema Recycling könne ausgeweitet werden. Bei jedem Durchlauf gebe es aber eine Abnahme der Qualität. „Wir werden nicht nur mit Recycling einen geschlossenen Kreislauf entwickeln können“, sagt Dr. Kunz.

Neuer Kohlenstoff könne aus Biomasse und CO2 gewonnen werden. CO2 sei in der Biomasse gebunden. Mit diesem erneuerbaren Kohlenstoff könnten Kohlenstoff-Kreisläufe ohne eine Emissionserhöhung zu verursachen geschlossen werden. Es werde der Prozess der Photosynthese genutzt: Die Pflanze sammle CO2 aus der Luft, verwende die Sonne als Energiequelle und Wasser als Rohstoff und setze das CO2 zu Kohlenhydraten um. So entstehe eine nachhaltige Kohlenstoffform. Wenn daraus Materialien entstünden, die am Ende ihres Lebenszyklus verbrannt werden, werde genau dieser Kohlenstoff wieder in den Kreislauf zurück geführt.

Die Zuckerrübe – Eine ideale Quelle für biogenen bzw. Kreislaufkohlenstoff

Die Zuckerrübe sei eine sehr gute agrarische Feldfrucht, da sie den höchsten Ertrag an nutzbarem Kohlenstoff aufweise. „Das können Sie gleichsetzen mit nutzbarem Kohlenstoff“, so Dr. Kunz. Außerdem sei die Zuckerrübe eine Art Nitratsenke, da sie einen Großteil des Nitrats aus dem Boden sammle. Als Tiefwurzler lockere sie zudem den Boden auf, das Rübenblatt eigne sich als natürlicher Dünger und sie sei keine Wirtspflanze für Getreideschädlinge.

Gebäudehülle aus Zucker machbar

Neu im Bereich der Dämmstoffe sei die Verwendung von Pilzmycele, fadenförmige Zellen eines Pilzes, die als Platten oder Rohrdämmung eingesetzt werden könnten, berichtet Professor Dr. Stefan Reich. Im Kunststoffbereich kämen klassische biobasierte Kunststoffe wie Cellophan, Celluloid und Schellack zum Einsatz. Die modernen Kunststoffe seien ganz eng mit den entsprechenden Bauverfahren verbunden, insbesondere der additiven Fertigung, dem 3D-Druck, der Granulat Exposition, also Verfahren, die es ermöglichten, mit neuen Kunststoffmixturen zu arbeiten. „Eine interessante Mischung, sowohl in der Zusammensetzung als auch in der Haptik, ist ein biobasiertes Polylactid (PLA)“, sagt Professor Reich.

Prof. Dr. Stefan Reich (links) und  Arvid Friebe beim C4 im Revierhaus der ehemaligen Brikettfabrik Herrmannschacht

Studierende der Hochschule Anhalt hätten mit diesem Material unter anderem einen Hocker, einen Stuhl und einen Tisch hergestellt. Die Herstellung von biobasiertem PLA finde durch unterschiedliche Verfahren aus stärkehaltigen Pflanzen wie Kartoffeln, Getreide, aber auch aus Zucker statt. Mittels  3D-Druck könnten so auch Tragstrukturen hergestellt werden.

Prof. Dr. Stefan Reich (links) zeigt Bilder eines Pavillons mit Zuckerkacheln.

Professor Reich zeigt Bilder eines Projekts von Kollegen des Georgia Institute of Technologie, (USA). Sie verwendeten biobasiertes Polyethylenterephthalat (PET) aus Zucker, um Kacheln für die Hülle eines Pavillons zu fertigen. Ein Experimentalbau, der aber zeige: „Es lässt sich eine Gebäudehülle errichten, die zu großen Teilen aus Zucker hergestellt wird,“ sagt Professor Reich. Der Weg vom Experiment zum Bauprodukt, zum zugelassenen Baustoff, sei ein weiter Weg, der aber beschreitbar sei. Es sei natürlich sehr spannend, welche Möglichkeiten in der Verfahrenstechnik, in der Produktentwicklung der chemischen Industrie in den nächsten Jahren entstünden, die dann im Bauwesen miteingeführt werden könnten.

„Es ist eine Frage der Wirtschaftlichkeit.“

Auf die Frage, weshalb nicht sofort mit diesen neuen Materiealien gebaut würde, sagt Dr. Kunz: „Es ist eine Frage der Wirtschaftlichkeit. Wir sind heute mit nachwachsenden Rohstoffen noch sehr viel teurer als mit petrochemischen Produkten.“  Doch das Interesse an nachwachsenden Rohstoffen wachse zunehmend. Professor Reich ergänzt: Um Baustoffe auf den Markt zu bringen, bedürfe es in Europa außerdem einer ausgiebigen Prüfung und Zertifizierung. Der gesamte Prozess könne zehn Jahre oder länger dauern. Der pragmatische Weg sei der Einsatz von neuen Materialien in Bereichen mit geringeren baurechtlichen Vorgaben wie Innenausbauten und Verkleidungen oder temporäre Bauten.

Suche nach grünen Lösungen

Als großer Gasverbraucher sei die SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH von den explosionsartig steigenden Gaspreisen betroffen, erläutert Christopher Profitlich. Das Unternehmen stelle aus Gas als Rohstoff Harnstoff her. Methan werde zunächst in Amoniak und anschließend in Harnstoff umgewandelt. Aus dem Harnstoff werde schwerpunktmäßig Düngemittel und „AdBlue“, ein Entstickungsmittel für Verbrennungsabgase, das vor allem für Dieselaggregate verwendet würde, hergestellt.

„Wenn wir nicht mehr herstellen, bleiben relativ viele Räder stehen.“

Die Gaspreise explodierten seit Sommer vergangenen Jahres. Was würde passieren, wenn die SKW, beispielsweise aufgrund eines Gasboykotts, kein Düngemittel und kein „AdBlue“ mehr herstellen könnte? Profitlich: „Wenn wir nicht mehr herstellen, bleiben relativ viele Räder stehen, und es wird keinen Dünger mehr geben.“ Ohne Düngemittel würden auch langfristig keine Pflanzen mehr auf den Feldern wachsen, da diese dem Boden Nährstoffe entzögen, die mit Düngemittel wieder nachgefüllt werden müssten.

Natürlich versuche auch die SKW sich vom fossilen Gas zu lösen.  Das Thema grüne Energie sei für das Unternehmen wichtig,  aber die SKW benötige vor allem Gas als Rohstoff. Deswegen suche sie Lösungen, natürliches Biomethan aus organischen Prozessen sowie synthetisch hergestelltes Methan verwenden zu können. Das sei aber noch eine sehr lange Perspektive.

Bau einer CO2-Leitung angedacht

Der Chemie- und Industriepark Zeitz werde eine entscheidende Rolle im Strukturwandel spielen, da der Standort bereits über industrielle Infrastrukturen verfüge, so der Geschäftsführer Arvid Friebe.

Ein Leitprojekt bestehe darin, möglicherweise eine CO2-Leitung vom Standort der Crop Energies in Zeitz zum Chemiepark zu bauen. Das seien ungefähr sieben Kilometer Luftlinie. Damit wäre am Standort Chemiepark Zeitz grünes CO2 verfügbar. Das würde zum künftig verfügbaren grünen Wasserstoff passen, der bereits jetzt aus Leuna über Pipeline zum Chemiepark kommen könnte, wenn die Firma Linde in Leuna den Elektrolyseur vollendet habe. Damit wären die Voraussetzungen geschaffen, am Standort  Kohlenwasserstoffketten oder auch beispielsweise Benzol zu erzeugen. Wenn das noch mit einer grünen, CO2 freien Infrastruktur kombiniert würde, dann seien viele Voraussetzungen erfüllt, um die Agenda einer grünen Chemie zu erfüllen. Friebe: „Ich denke, da sind wir auf einem guten Weg. Wir sind am Anfang des Weges, aber das Ziel ist formuliert. Wir gehen jetzt los.“

Presse:
Zeitz | Stadt der Zukunft:
Zucker. Mit Z wie Zukunft
Mitteldeutsche Zeitung | Zeitz:

Visionen für Strukturwandel
Mitteldeutsche Zeitung | Gräfenhainichen:

Forum Rathenau spricht in Zschornewitz über Zucker als Baustoff
Mitteldeutsche Zeitung | Zeitz:
Zucker als Baustoff der Zukunft? Expertentreff in der Brikettfabrik
Wochenspiegel:
Leben im Zuckerhaus – Zucker als Baustoff?

Weitere Fragestellungen, Diskussionen und Anregungen können Sie in der Aufzeichnung unseres Livestreams verfolgen: