Grüne Gabionen

Fakultät Landbau/Umwelt/Chemie

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HTW Dresden

Forschungsprojekt Grüne Gabionen

Uferbereiche spielen nach den Vorgaben der europäischen Wasserrahmenrichtlinie (EU-WRRL) eine entscheidende Rolle bei der Erhaltung eines sehr guten ökologischen Zustandes des Wasserkörpers von Oberflächengewässern. Wichtige Elemente zu deren Pflege stellen neben Steinschüttungen vor allem Weidenspreitanlagen oder Röhrichtgabionen dar. Auf dem Wasser, d.h. ohne Kontakt zum Gewässergrund bepflanzte Vegetationsstrukturen werden als schwimmende oder wegen des Einsatzes von lebenden Pflanzen auch als lebende Inseln bezeichnet. Sie bieten ein hohes Potenzial zur gestalterischen und ökologischen Entwicklung von Gewässern, weil sie zur Entwicklung naturnaher Uferstrukturen in Bereichen eingesetzt werden können, welche aufgrund von Uferverbau oder Wassertiefe für eine Begrünung eigentlich ungeeignet wären. Schwimmende Vegetationsstrukturen besitzen daher ein hohes Potenzial für die Entwicklung von künstlichen oder erheblich veränderten Gewässern, zudem werden die auf dem Wasser schwimmenden Inseln als besonders resistent gegenüber den Folgen des Klimawandels bzw. des Stadtklimas angesehen, da diese weder überstaut werden, noch trocken fallen. Sie tragen durch die Steigerung der Verdunstung und Verbesserung der Selbstreinigungskraft der Gewässer zu einer Abmilderung der Folgen für das Stadtklima bei.

Die Gabionen bestehen aus einem organischen Grundkörper, welcher von eingesetzten Pflanzen durchwurzelt ist. Eine seiner zentralen Eigenschaften ist im Gegensatz zu bisherigen Methoden die ausschließliche Verwendung von organischen bzw. verrottbaren Materialien. Schwachpunkt der bisherigen Technik war, dass die organischen Körper durch Eisendraht verbunden wurden. Verrostet dieser Draht schneller, als die Pflanzen den Körper durchwurzeln können, verliert der Gabionenkörper an Zusammenhalt und bricht auseinander. Ein auf die Entwicklung der Pflanzen abgestimmtes alternatives Verbindungsmaterial könnte diesen Schwachpunkt beheben. Auch die Form des organischen Ausgangsmaterials könnte modifiziert und damit die Auftriebseigenschaften optimiert sowie die Herstellung großer Stückzahlen ermöglicht werden.

Ziel des Projektes „Grüne Gabionen“ ist es, aktuelle und neu zu entwickelnde Polymerschäume als alternatives Verbindungsmaterial zu erproben und zu entwickeln, welche in der Initialphase die Festigkeit der organischen Körper, ohne die Verwendung von Eisendrähten, gewährleisten und mittelfristig eine Durchwurzelung durch eingesetzte Pflanzen ermöglichen. Weiterhin soll das Auftriebsverhalten der organischen Körper durch eine gezielte Porenraumgestaltung und Zuschlagsstoffe unterstützt werden. Durch die Modifizierung der Polymerschäume können diese speziell auf die eingesetzte Pflanzenart und das Gewässer angepasst werden.

Prof. Dr. rer. nat. Kathrin Harre

Studiendekanin Chemieingenieurwesen (B.Sc. & M.Sc.)

Prof. Dr. rer. nat. Kathrin Harre

Forschungsschwerpunkte

Entwicklung von bioabbaubaren Polymerschäumen

Das Substratmaterial für die Initialphase besteht aus bioabbaubaren Polymerschäumen. Dafür werden Polyurethanschäume entwickelt, charakterisiert und in verschiedenen Versuchsreihen auf ihre Wasserspeicherfähigkeit, biologische Abbaubarkeit, Umweltverträglichkeit und Eignung als Substratmaterial für die schwimmenden Inseln geprüft. Die Anforderung an die Materialeigenschaften der Schäume reichen von der geeigneten Porenstruktur (offene und geschlossene Poren) über die Durchwurzelbarkeit und den Auftrieb bis hin zur Bewertung der Abbaurate sowie der Analytik etwaiger während des Abbaus freigesetzter Substanzen.

Erprobung der Polymerschäume für verschiedene Pflanzenarten

In die entwickelten und im Labormaßstab hergestellten Polymerschäume werden Setzlinge verschiedener Schilfarten eingesetzt. In der Teichversuchsanlage wird deren Entwicklung regelmäßig kontrolliert und dokumentiert. Dabei liegt der Fokus auf der Durchwurzelung des Substratmaterials und der Ausbildung eines Wurzelsystems als Grundlage eines natürlichen Gabionenkörpers.

Abschlussarbeiten

  • Modellversuch zur Anzucht und Entwicklung schwimmender Vegetationsbestände aus Reinkulturen von Phragmites sp., Typha sp., und Eriophorum sp. in organischen Torfersatzsubstraten (2022). Liscovius, Jacob. Bachelorarbeit, HTW Dresden.
  • Bioabbaubare Polymerschäume als artifizieller Torf für nachhaltiges Wasserhaushaltsmanagement (2021) Gürtler, Janine. Bachelorarbeit, HTW Dresden.
  • Abbaubare schwimmfähige Polymerschäume als Substratmaterial für schwimmende Inseln (2020). Potapov, Dimitrij. Masterarbeit, HTW Dresden. 
  • Entwicklung schwimmfähiger Polyurethanschäume als Substratmaterial für gewässerbegrünende Pflanzen (2020). Schumacher, Paul. Bachelorarbeit, HTW Dresden.

Kooperationspartner

  • Technical Service Kühn GmbH
  • Sonac
  • Rousselot Inc.
  • BASF SE

Förderung

Das Projekt Grüne Gabionen (EUProfil) wird durch das Sächsische Ministerium für Wissenschaft, Kultur und Tourismus (SMWK) finanziert und hat eine Laufzeit von 32 Monaten. Hervorzuheben ist der interdisziplinäre Ansatz zwischen Wissenschaftlern aus dem Chemieingenieurwesen (Prof. Harre) und dem Garten- und Landschaftsbau (Prof. Günther).