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Viele Uferbefestigungssysteme an Flüssen wie dem Rhein, der Elbe oder der Weser bestehen aus Steinschüttungen. Die Europäische Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) fordert, diese Steinschüttungen an Binnengewässern oberhalb des mittleren Wasserstandes durch biologische Stabilisierungssysteme zu ersetzen, um langfristig naturnahe Uferbereiche zu schaffen.
Damit steht die Frage im Mittelpunkt, wie technische Ufersicherungssysteme so weiterentwickelt werden können, dass sie den Schutz der Ufer gewährleisten und gleichzeitig einen Beitrag zum Umweltschutz leisten. Genau hier setzt ein Forschungsansatz an, der die natürlichen Prozesse stärker einbezieht und herkömmliche Lösungen hinterfragt.
Pflanzenwurzeln als Teil der Uferbefestigung
Das Forschungsprojekt „Sequentiell biologisch abbaubare Geotextilien für technisch-biologische Uferbefestigungen an Binnenwasserstraßen (Bioshoreline)” wurde ins Leben gerufen, weil Pflanzenwurzeln sowohl die Ufer schützen als auch einen wertvollen Beitrag zur Erhaltung und Schaffung von Lebensräumen für Pflanzen und Tiere leisten können.
Das Bioshoreline-Projekt verfolgt daher das Ziel, Uferbefestigungen so zu gestalten, dass Pflanzen nicht nur ökologisch wertvoll sind, sondern auch aktiv zur Stabilisierung beitragen können. Der Ansatz verbindet technische Anforderungen im Wasserbau mit den Vorteilen naturnaher und biologischer Systeme.
Das Forschungsprojekt Bioshoreline
Seit 2016 entwickelt das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT gemeinsam mit drei Industrieunternehmen und der Bundesanstalt für Wasserbau einen temporären geotextilen Filter aus nachwachsenden Rohstoffen, der das Wachstum von Pflanzen in technisch-biologischen Ufersicherungssystemen ermöglicht und vollständig biologisch abbaubar ist.
Das Projekt wird vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über seinen Projektträger, die Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe (FNR), finanziert.
Mit dem Projekt Bioshoreline arbeiten das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, die Bundesanstalt für Wasserbau, das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) und die Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe (FNR) an einer Lösung, die technische Funktionalität und ökologische Nachhaltigkeit miteinander verbindet.
Für die Prof. Burmeier Ingenieurgesellschaft mbH (BIG)- Teil von SIERA ist dieses Thema besonders relevant, da es zeigt, wie technische Innovationen im Umweltsektor zur Entwicklung von naturnahen und nachhaltigen Lösungen für Infrastruktursysteme beitragen können.
Die Projektpartner und das Material
Das Projektteam von BNP Brinkmann GmbH & Co. KG, Trevira GmbH, FKuR Kunststoff GmbH, Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) und Fraunhofer UMSICHT kombiniert in seinem Geotextil schnell abbaubare Naturfasern (Sisalfasern) und biobasierte, langsam abbaubare Kunstfasern aus dem Biopolymer Polylactid (PLA).
Die Zusammenarbeit zwischen der BNP Brinkmann GmbH & Co. KG, Trevira GmbH, FKuR Kunststoff GmbH, der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) und Fraunhofer UMSICHT zeigt, dass das Projekt Bioshoreline auf einer breiten technischen Basis entwickelt wird. Forschung, Materialentwicklung und wasserbauliche Anforderungen werden in diesem Projekt kombiniert.
Die Kombination aus schnell abbaubaren Sisalfasern und biobasierten, langsam abbaubaren Kunstfasern aus Polylactid (PLA) ist ein zentraler Bestandteil des Konzepts. Das Material soll in der Anfangsphase seine technische Funktion erfüllen und dann vollständig biologisch abgebaut werden.
Anforderungen an das geotextile Vlies
An dieses Material werden besondere Anforderungen gestellt: Das Geotextilvlies muss den Hang nach dem Anlegen der biologisch-technischen Ufersicherung so lange stabilisieren, bis die Pflanzen genügend Wurzeln gebildet haben, um diese Funktion zu übernehmen.
Außerdem muss das Material eine ausreichende Durchlässigkeit und Festigkeit haben und gleichzeitig leicht durchwurzelbar und langfristig biologisch abbaubar sein, um den Durchgang von Mikroorganismen im Uferbereich nicht dauerhaft zu behindern.
Diese Anforderungen zeigen deutlich, wie anspruchsvoll die Entwicklung eines solchen Systems ist. Bei dem Projekt Bioshoreline muss das Geotextil nicht nur stabilisierend wirken, sondern auch durchwurzelbar und biologisch abbaubar sein. Genau aus diesem Grund sind die Beiträge von Fraunhofer UMSICHT, der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW), BNP Brinkmann GmbH & Co. KG, Trevira GmbH und FKuR Kunststoff GmbH besonders wichtig für die Entwicklung des Materials.
Umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Kunststofffiltern
Der entwickelte geotextile Filter soll sich nach drei Jahren vollständig zersetzen und stellt damit eine umweltfreundliche Alternative zu den bisher verwendeten, weniger nachhaltigen Kunststofffiltern dar, die Jahrzehnte halten und schwer abbaubar sind.
Mit diesem Ansatz geht das Bioshoreline-Projekt ein großes Problem der bisherigen Lösungen an. Während herkömmliche Kunststofffilter lange im Einsatz bleiben und nur schwer wieder abgebaut werden können, soll der im Projekt entwickelte geotextile Filter vollständig verschwinden, sobald er seine Funktion erfüllt hat. Das Ziel ist es, eine Alternative zu schaffen, die sowohl funktional als auch umweltfreundlicher ist.
Dies zeigt einmal mehr die Bedeutung der beteiligten Partner: Fraunhofer UMSICHT, die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW), BNP Brinkmann GmbH & Co. KG, die Trevira GmbH und die FKuR Kunststoff GmbH arbeiten gemeinsam an der Entwicklung einer praktikablen Alternative zu weniger nachhaltigen Kunststofffiltern.
Praxistest auf dem Rhein bei Worms
Inwieweit das entwickelte Geotextil die oben genannten Anforderungen erfüllt, wird seit Anfang 2020 an einem Abschnitt des Rheinufers bei Worms getestet. Hier müssen die installierten Prototypen den wechselnden hydraulischen Belastungen der Schifffahrt standhalten.
Der Test am Rhein bei Worms ist von zentraler Bedeutung für das Bioshoreline-Projekt. Nur unter realen Bedingungen zeigt sich, ob das entwickelte Geotextil tatsächlich die notwendigen Anforderungen erfüllt. Die hydraulischen Belastungen der Schifffahrt stellen eine realistische und anspruchsvolle Testnorm dar.
Der Versuch an einem Abschnitt des Rheinufers wird untersuchen, ob der Ansatz von Fraunhofer UMSICHT, der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW), der BNP Brinkmann GmbH & Co. KG, Trevira GmbH und FKuR Kunststoff GmbH langfristig tragfähig ist und zur verstärkten Begrünung von Flussufern beitragen kann.
Aussicht auf naturnahe Uferstabilisierung
Die nächsten Jahre werden zeigen, ob das innovative, biobasierte Befestigungssystem dazu beitragen kann, die Ufer unserer Flüsse wieder zu begrünen.
Das bedeutet, dass der weitere Verlauf des Bioshoreline-Projekts für den Umwelt- und Wasserbausektor besonders relevant bleibt. Die Arbeiten von Fraunhofer UMSICHT, der Bundesanstalt für Wasserbau, der BNP Brinkmann GmbH & Co. KG, Trevira GmbH und FKuR Kunststoff GmbH zeigen, wie technische Entwicklung und ökologische Ziele zusammengebracht werden können.
Für die Prof. Burmeier Ingenieurgesellschaft mbH (BIG)- Teil von SIERA dieses Thema ist aus dem Bereich der Die Umwelttechnik ist besonders interessant, da sie beispielhaft zeigt, wie innovative und biobasierte Materialien zur naturnahen Gestaltung und zum Schutz von Flussufern beitragen können.
Das Projekt Bioshoreline zeigt, wie biologisch abbaubare Geotextilien dazu beitragen können, die Uferstabilisierung an Binnengewässern nachhaltiger und naturnäher zu gestalten. Durch die Kombination von technischer Stabilisierung, biologischer Abbaubarkeit und Unterstützung des Pflanzenwachstums wird ein Ansatz verfolgt, der ökologische und funktionale Anforderungen miteinander verbindet.
Die Zusammenarbeit zwischen Fraunhofer UMSICHT, der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW), BNP Brinkmann GmbH & Co. KG, Trevira GmbH und FKuR Kunststoff GmbH unterstreicht die Bedeutung von interdisziplinären Entwicklungen für nachhaltige Lösungen im Wasserbau. Auch aus dem Blickwinkel der Prof. Burmeier Ingenieurgesellschaft mbH (BIG)- Teil von SIERA Das Projekt zeigt, wie innovative Materialien und nachhaltige Infrastrukturansätze einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz leisten können.
Weitere Informationen über das Bioshoreline-Projekt findest du hier:
Bioshoreline: Biologisch abbaubare Geotextilien zur Uferbefestigung - Fraunhofer UMSICHT
Engineering For A Better Tomorrow.
