Neue Wege im Küstenschutz - Künstliche Riffe aus bioaktivem Beton

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Conference Paper, Published Version

Ewert, Jens

Neue Wege im Küstenschutz - Künstliche Riffe aus bioaktivem Beton

Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen

Zur Verfügung gestellt in Kooperation mit/Provided in Cooperation with:

Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und technische Hydromechanik

Verfügbar unter/Available at: https://hdl.handle.net/20.500.11970/110935 Vorgeschlagene Zitierweise/Suggested citation:

Ewert, Jens (2023): Neue Wege im Küstenschutz - Künstliche Riffe aus bioaktivem Beton. In:

Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und technische Hydromechanik (Hg.): Wasserbau und Wasserwirtschaft im 'Stresstest'. Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen 69. Dresden: Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und technische Hydromechanik. S. 118-121.

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46. Dresdner Wasserbaukolloquium 2023

„Wasserbau und Wasserwirtschaft im `Stresstest`“

B3-04

Neue Wege im Küstenschutz - Künstliche Riffe aus bioaktivem Beton

Jens Ewert

Stichworte: Küstenschutz, künstliches Riff, bioaktiver Beton, Biodiversität

1 Einleitung

Rund 3,6 Milliarden Menschen beziehungsweise 60 Prozent der Weltbevölkerung leben in küstennahen Regionen. Diese sind durch den Anstieg des Meeresspiegels infolge des Klimawandels unmittelbar bedroht.

Insbesondere in dicht besiedelten Küstenregionen fehlen Ausbaureserven für Küstenschutzmaßnahmen, so dass innovative Maßnahmen, wie künstlich geschaffene Riffe aus Beton, notwendig sind.

Zudem bedrohen Eingriffe des Menschen und Umweltverschmutzung die Artenvielfalt und Biodiversität in den Weltmeeren. Aber auch in der Nord- und Ostsee ist die Population vieler Arten rückläufig.

Die Entwicklung eines bioaktiven Betons zur Herstellung künstlicher Riffelemente ermöglicht, neben der eigentlichen Funktionsweise als Riff, durch die besonders ausgebildete Oberfläche auch die schnelle Ansiedlung von Organismen. Durch die freie Formbarkeit sowie die Besiedelung mit Kleinlebewesen, werden ideale Voraussetzungen geschaffen, um einer Vielzahl größerer Spezies einen neuen Lebensraum zu schaffen.

2 Beitrag zum Küstenschutz

Auf dem Weg zur Klimaneutralität gilt es, mit innovativen Lösungen und Produkten den Lebensraum Küste zu erhalten. Projekte wie der Klimadeich in Schleswig-Holstein oder in Niedersachsen halten zwar eine gewisse Ausbaureserve zur weiteren Erhöhung der Deiche vor, sind letztlich aber

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Neue Wege im Küstenschutz - Künstliche Riffe aus bioaktivem Beton

konventionelle Deiche mit klassischem Aufbau und einem angepassten Profil. Insbesondere in dicht besiedelten Gebieten ist ein solcher Aufbau aus Platzgründen meist nicht möglich, so dass andere Lösungen entwickelt werden müssen.

Die Natur zeigt, dass an der Küstenlinie vorgelagerte Wellenbrecher, wie Sandbänke oder Riffe eine dämpfende Wirkung haben und einen Großteil der Wellenenergie küstenfern abbauen. Künstliche Riffe orientieren sich dabei in ihrer Funktion und Wirkungsweise an den in der Natur vorkommenden Riffen. Künstliche Riffe oder Riffstrukturen haben ihre Wirksamkeit bereits im großformatigen Maßstab in der Praxis erwiesen.

Insbesondere die Beeinflussung der anlaufenden Wellen bietet einen wirksamen Schutz der Küstenlinie.

3 Ökologische Wirksamkeit

Künstliche Riffe haben viele ökologische Merkmale, die darauf abzielen, das Leben im Meer auf und in der Nähe des entwickelten Standorts zu erhöhen.

Neben der freien Formbarkeit von Beton ist die raue Oberfläche besonders zur Ansiedlung von Biofilmen geeignet. Beim Entwurf ist besonderes Augenmerk auf Ökologie, Hydromechanik, Gebrauchstauglichkeit, Material und Konstruktion zu legen.

Das Einbringen von Hartsubstraten in marine Lebensräume mit sandigem Untergrund hat sich beim künstlichen Riff vor Rostock Nienhagen als besonders positiv erwiesen. Dort wurden 1400 unterschiedliche Objekte aus Beton, wie zum Beispiel Betonrohre oder Schachtringe aus Beton ausgelegt.

Im Gegensatz zum häufig beschriebenen Dorschsterben in der Ostsee, stand man dort, laut Mohr, bei einer fischereilichen Beprobung im Fisch.

4 Riffsteine aus bioaktivem Beton

Eine Möglichkeit zur Herstellung künstlicher Riffstrukturen sind speziell hergestellte Betonsteine oder -fertigteile. Der Beton kann lokal hergestellt werden und durch seine freie Formbarkeit in beliebige Formen gebracht werden, die sich vor Ort auch miteinander verbinden oder als lose Struktur fügen lassen. Form und Struktur der Einzelsteine sowie des Bauwerks sind

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so wählbar, dass durch die Kombination aus Überströmen und Durchströmen die größte Wirksamkeit erzielt wird. Die Betonelemente können dabei als Einzelstein mit ausgeformten Taschen und Höhlen für Fische und Kleinlebewesen hergestellt werden oder als gestapelte Strukturen mit Zwischenräumen.

Die Herstellung erfolgt im Gegensatz zu konventionellen Betonen mit einer Sieblinie der Gesteinskörnung ohne Feinanteile und einem Zementleimvolumen, das nicht ausreicht, um die Zwickel zwischen den einzelnen Körnern auszufüllen. Beim Verdichten auf dem Rütteltisch sinkt der Zementleim auf den Boden der Schalung und bildet dort ein dichtes Betongefüge, während an der Einfüllseite lediglich so viel Zementleim verbleibt, dass die Einzelkörner miteinander verklebt werden und eine offene und durchlässige Oberfläche bilden. Nach dem Verdichten hat die Oberfläche einen Porenanteil von 30%, während der untere Teil mit 12% im üblichen Bereich von Normalbeton liegt.

Abbildung 1: Riffelement aus bioaktivem Beton unmittelbar nach dem Ausbringen (Quelle: Dr. Frank Niemeyer, Fraunhofer DOL)

Um den CO2-Fußabdruck möglichst gering zu halten, werden die Betonelemente mit einem hüttensandhaltigen CEM III hergestellt, bei dem ein Großteil des Portlandzementklinkers durch Hüttensand substituiert wurde. Gänzlich auf Portlandzementklinker kann aufgrund der dauerhaften Beaufschlagung mit Meerwasser nicht verzichtet werden.

Durch den Herstellprozess und die verwendeten Ausgangsstoffe entsteht so ein tragfähiger und an der Oberfläche besonders gut für Bewuchs ausgeführter zweilagiger Beton.

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Neue Wege im Küstenschutz - Künstliche Riffe aus bioaktivem Beton

In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD wird derzeit im Digital Ocean Lab (DOL) vor Nienhagen ein Mooringblock aus bioaktivem Beton mit speziellen Unterwasserkameras überwacht. Nach der Ausbringung im November 2022 wird nach dem Winter der positive Einfluss auf die Biodiversität untersucht und die Planung für ein zweites Riffelement vorangebracht.

5 Schlussfolgerungen und Ausblick

Ein besonderer Dank gilt dem Team des Digital Ocean Lab (DOL) um Dr.-Ing.

Peter Menzel vom Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung (IGD) in Rostock, der neben der hauptsächlichen Entwicklung des DOL auch die urtümliche Idee des künstlichen Riffes vor Nienhagen weiterverfolgt.

6 Literatur

Mohr, T. (2022): Letzter Fischereieinsatz im Rahmen des Riffprojektes. Veröffentlicht auf www.riff-nienhagen.de, Rostock 2022

Autor:

Dr.-Ing. Jens Ewert Holcim Deutschland Troplowitzstraße 5 22529 Hamburg

Tel.: +49 15126116186 E-Mail: jens.ewert@holcim.com

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