X-TU Architekten, das Labor GEPEA der Universität Nantes (UMR 6144 des CNRS) und die Unternehmen Algosource Technologies, R.F.R. und Permasteelisa France enthüllen zusammen mit ihren Partnern im Konsortium SymBio2 ihre ersten Prototypen von bio-inspirierten Solarfassaden mit Mikroalgen.
Seit 2007 arbeitet das Architekturbüro X-TU an Fassadenelementen, die die Kultivierung von Mikroalgen ermöglichen. Dieses Konzept entstand aus der Beobachtung der Periurbanisierung und zielt darauf ab, ungenutzte Fassadenflächen für die Mikroalgenzucht zu nutzen. Diese protein- und lipidreiche (Omega-3, Omega-6) Nahrungsquelle, die auch Antioxidantien, essentielle Vitamine und natürliche Pigmente enthält, eignet sich sowohl für die menschliche als auch für die tierische Ernährung. In Zukunft kann sie auch als Algenkraftstoff oder Material verwendet werden. Eine Reduzierung der Produktionskosten in der Algenindustrie um 40% ist möglich. Bei einer Südfassade eines Hochhauses wird die Produktion auf 33 Tonnen Biomasse pro „vertikalem Hektar“ geschätzt. Für den Bauherrn beträgt die Amortisationszeit sieben Jahre, ohne den Imagegewinn durch nachhaltiges Engagement zu berücksichtigen.
Heute funktionieren die ersten Prototypen, die es ermöglichen, das Verhalten dieser Kultur zu analysieren und die Leistung dieser grünen Fassade zu messen. Das Konsortium hat sich mit einem Industriepartner zusammengeschlossen, um sie für den Neubau und die Renovierung in Serie produzieren zu können. Diese Haut ist besonders interessant für Hochhäuser, da die Paneele die Überhitzung dämpfen. Sie kann auch in das Wasser- oder Grauwassernetz des Gebäudes integriert werden. Olivier Scheffer, Forschungsleiter bei X-TU, erläutert uns dieses Konzept der grünen Fassade näher.
Kévin Poireau: Wie planen Sie die Wartung dieser Paneele?
Olivier Scheffer: In dieser Art von Photobioreaktoren (PBR) verhindert ein System zur Begrenzung des Fouling durch Druckeinspritzung von Luft (sogenanntes „Airlift“-System) die Anhaftung von Mikroalgen an den Innenwänden. Bei selten auftretenden Verschmutzungen ermöglicht die Entleerung des PBR und anschließende Druckwassereinspritzung, gegebenenfalls mit Detergenzien, eine vollständige Reinigung des PBR. Im Falle eines Stoßes gegen die Gläser sind diese laminiert und lassen keine Flüssigkeit austreten. Die PBR sind abnehmbar und austauschbar.
Kévin Poireau: Funktioniert dieses Fassadensystem einzeln pro Panel oder pro Fassade?
Olivier Scheffer: Jedes Stockwerk ist in Reihe geschaltet, und jeder PBR kann im Falle eines Problems umgangen werden.
Kévin Poireau: Wie stellen Sie sich die „Ernte“ dieser Algen vor? Wie lang ist ein Zyklus? Was sind die optimalen Bedingungen für diese Art von Fassaden? Was sind ihre Grenzen?
Olivier Scheffer: Die Ernte erfolgt etagenweise durch ein System von Pumpen und Magnetventilen, das an eine Steuerung angeschlossen ist. Diese steuert die Sammlung des gefilterten Algenmilieus zu einem Technikraum im Untergeschoss, wo es von einem Techniker vorkonditioniert werden kann. Die Dauer des Zyklus variiert je nach kultivierter Algenart und den klimatischen Bedingungen. Sie liegt zwischen 8 Stunden und mehreren Tagen. Die optimalen Bedingungen für die kultivierten Stämme sind die gleichen wie für den Menschen (daher das Interesse, die Mikroalgenkulturen mit Gebäuden zu verbinden): zwischen 18 und 25°C – auch wenn man Mikroalgen auch in der Antarktis oder in tropischen Gebieten findet. Die derzeitigen Grenzen von PBR-Fassaden sind im Wesentlichen die Kosten der thermischen Regulierung. Dieses Problem lösen wir mit unserem speziellen System der doppelwandigen Biofassade (patentiert), das eine passive thermische Regulierung der Mikroalgen durch den Treibhauseffekt im Winter und natürliche Belüftung im Sommer sowie durch Wärmetausch mit dem Wassernetz des Gebäudes ermöglicht.
Kévin Poireau: Wie hoch wären die Kosten für diese Art von Produkt im Vergleich zu konventionelleren Paneelen mit ähnlichen thermischen Leistungen?
Olivier Scheffer: Ein großer Teil unserer Entwicklung konzentrierte sich auf die Industrialisierung von PBRs in Zusammenarbeit mit unserem Partner Permasteelisa Group, um daraus einfache, robuste Produkte mit niedrigen Kosten, einfacher Installation und Wartung zu machen. Sie profitieren daher von den Forschungsarbeiten unseres Partners, des GEPEA (UMR 6144 des CNRS), dem weltweit führenden Labor auf dem Gebiet der kontrollierten Kultivierung von Mikroalgen in intensivierten PBRs, und der industriellen Erfahrung von Permasteelisa, synthetisiert von unserer Agentur X-TU und unserem Partner R.F.R (BET Fassaden). Die im Labor entwickelten Prototypen sind heute die leistungsfähigsten (mindestens 50-mal leistungsfähiger als PBRs der vorherigen Generation).
Kévin Poireau: Die Eigenschaften scheinen einschränkend zu sein (Gewicht, Abmessungen, Reaktion des Glases), welche Ästhetik ergibt sich daraus?
Olivier Scheffer: Was die Ästhetik betrifft, so denke ich, dass die Optik die gute architektonische Integration dieser PBRs zeigt. In Bezug auf das Gewicht integriert Permasteelisa manchmal in seinen Projekten viel schwerere Panzergläser. Darüber hinaus ermöglicht der PBR die Verwendung von 50% weniger teuren Gläsern an der Fassade als bei klassischen Fassaden mit Pfosten-Riegel-Systemen. Das Glas ist so dimensioniert, dass es das Gewicht des Wassers trägt, das aufgrund der geringen Dicke der PBRs begrenzt bleibt.
Kévin Poireau: Welche Vorteile hätte es für einen Bauherrn, diese Algen zu kultivieren?
Olivier Scheffer: Die Vorteile sind zahlreich: thermische Regulierung des Gebäudes von außen zu geringen Mehrkosten im Vergleich zu einer HQE-Fassade, Rentabilität der Produktion von Mikroalgen für „grüne Chemie“-Anwendungen (die von einigen Akteuren in diesem Bereich angekündigten Rentabilitäten für Algenkraftstoffe oder Wasseraufbereitung sind werbewirksame Ankündigungen ohne konkrete Realität), eventuell eine Miete/Pacht und damit ein regelmäßiges Einkommen für den Betreiber…, ganz zu schweigen von der Schaffung lokaler industrieller Arbeitsplätze und dem Image eines „biotechnologischen“ Gebäudes…