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Viele Uferbefestigungen an Flüssen wie Rhein, Elbe oder Weser bestehen aus Steinschüttungen. Für eine langfristige naturnahe Gestaltung der Uferbereiche fordert die Europäische Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) einen Ersatz dieser Steinschüttungen an Binnenwasserstraßen oberhalb des Mittelwassers durch biologische Befestigungssysteme.
Damit rückt die Frage in den Mittelpunkt, wie technische Ufersicherungen so weiterentwickelt werden können, dass sie den Schutz der Ufer gewährleisten und gleichzeitig einen Beitrag zum Umweltschutz leisten. Genau an dieser Stelle setzt ein Forschungsansatz an, der natürliche Prozesse stärker einbindet und konventionelle Lösungen hinterfragt.
Pflanzenwurzeln als Teil der Ufersicherung
Auf Grund der Tatsache, dass Pflanzenwurzeln die Ufer gleichermaßen schützen können und noch dazu einen wertvollen Beitrag zur Erhaltung und Schaffung von Lebensraum für Pflanzen und Tiere leisten, wurde das Forschungsprojekt „Sequenziell biologisch abbaubare Geotextilien für technisch-biologische Uferbefestigungen an Binnenwasserstraßen (Bioshoreline)” gestartet.
Das Projekt Bioshoreline verfolgt damit 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 Geotextilfilter aus nachwachsenden Rohstoffen, der das Anwachsen der Pflanzen in technisch-biologischen Ufersicherungen ermöglicht und sich vollständig biologisch abbaut.
Gefördert wird das Projekt vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über seinen Projektträger, die Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe (FNR).
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) sowie die Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe (FNR) an einer Lösung, die technische Funktionalität und ökologische Nachhaltigkeit verbindet.
Für die Prof. Burmeier Ingenieurgesellschaft mbH (BIG)– Teil von SIERA ist dieses Thema besonders relevant, da es zeigt, wie technische Innovationen im Umweltbereich dazu beitragen können, naturnahe und nachhaltige Lösungen für Infrastruktursysteme zu entwickeln.
Die Projektpartner und das Material
Das Projektteam aus 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 synthetische Fasern aus dem Biopolymer Polylactid (PLA).
Die Zusammenarbeit von BNP Brinkmann GmbH & Co. KG, Trevira GmbH, FKuR Kunststoff GmbH, Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) und Fraunhofer UMSICHT zeigt, dass das Projekt Bioshoreline auf einer breiten fachlichen Basis entwickelt wird. Forschung, Materialentwicklung und wasserbauliche Anforderungen werden in diesem Projekt miteinander verbunden.
Gerade die Kombination aus schnell abbaubaren Sisalfasern und biobasierten, langsam abbaubaren synthetischen Fasern aus Polylactid (PLA) ist ein zentraler Bestandteil des Konzepts. Das Material soll seine technische Funktion in der Anfangsphase erfüllen und sich anschließend vollständig biologisch abbauen.
Anforderungen an das Geotextilvlies
An dieses Material werden spezielle Anforderungen gestellt: Das Geotextilvlies muss nach Herstellung der biologisch-technischen Ufersicherung den Hang so lange stabilisieren, bis die Pflanzen genügend Wurzeln gebildet haben und diese Funktion übernehmen.
Weiterhin muss das Material eine ausreichende Durchlässigkeit und Festigkeit aufweisen und zugleich gut durchwurzelbar sowie langfristig biologisch abbaubar sein, um die Durchgängigkeit für Kleinstlebewesen im Uferbereich nicht dauerhaft einzuschränken.
Diese Anforderungen machen deutlich, wie anspruchsvoll die Entwicklung eines solchen Systems ist. Das Geotextil muss im Projekt Bioshoreline nicht nur stabilisierend wirken, sondern gleichzeitig durchwurzelbar sein und sich biologisch abbauen. Genau deshalb sind die Beiträge von Fraunhofer UMSICHT, Bundesanstalt für Wasserbau (BAW), BNP Brinkmann GmbH & Co. KG, Trevira GmbH und FKuR Kunststoff GmbH für die Entwicklung des Materials besonders relevant.
Umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Kunststofffiltern
Der entwickelte Geotextilfilter soll sich nach Ablauf von drei Jahren vollständig zersetzen und somit eine umweltfreundliche Alternative zu den bislang üblichen, wenig nachhaltigen, Kunststofffiltern darstellen, die Jahrzehnte überdauern und schwer rückbaubar sind.
Mit diesem Ansatz adressiert das Projekt Bioshoreline ein wesentliches Problem bisheriger Lösungen. Während konventionelle Kunststofffilter über lange Zeit im Einsatz bleiben und nur schwer rückbaubar sind, soll der im Projekt entwickelte Geotextilfilter nach Erfüllung seiner Funktion vollständig verschwinden. Dadurch wird eine Alternative angestrebt, die sowohl funktional als auch umweltfreundlicher ist.
Auch hier zeigt sich erneut die Relevanz der beteiligten Partner: Fraunhofer UMSICHT, die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW), BNP Brinkmann GmbH & Co. KG, Trevira GmbH und FKuR Kunststoff GmbH arbeiten gemeinsam daran, eine tragfähige Alternative zu wenig nachhaltigen Kunststofffiltern zu entwickeln.
Praxistest am Rhein bei Worms
Inwieweit das entwickelte Geotextil die o. g. Anforderungen erfüllt, wird seit Anfang 2020 auf einem Uferabschnitt des Rheins bei Worms getestet. Hier müssen die verlegten Prototypen den wechselnden hydraulischen Belastungen der Schifffahrt standhalten.
Der Test am Rhein bei Worms ist für das Projekt Bioshoreline von zentraler Bedeutung. Denn erst unter realen Bedingungen zeigt sich, ob das entwickelte Geotextil die notwendigen Anforderungen tatsächlich erfüllt. Die hydraulischen Belastungen der Schifffahrt stellen dabei einen realistischen und anspruchsvollen Prüfmaßstab dar.
Durch die Erprobung an einem Uferabschnitt des Rheins wird untersucht, ob der Ansatz von Fraunhofer UMSICHT, der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW), BNP Brinkmann GmbH & Co. KG, Trevira GmbH und FKuR Kunststoff GmbH langfristig tragfähig ist und zur stärkeren Begrünung von Flussufern beitragen kann.
Ausblick für naturnahe Uferbefestigungen
In den nächsten Jahren wird sich herausstellen, ob das innovative, biobasierte Befestigungssystem dabei helfen kann, die Ufer unserer Flüsse wieder stärker zu begrünen.
Damit bleibt der weitere Verlauf des Projekts Bioshoreline für den Bereich Umwelt und Wasserbau besonders relevant. Die Arbeiten von Fraunhofer UMSICHT, der Bundesanstalt für Wasserbau, BNP Brinkmann GmbH & Co. KG, Trevira GmbH und FKuR Kunststoff GmbH zeigen, wie technische Entwicklung und ökologische Zielsetzungen zusammengebracht werden können.
Für die Prof. Burmeier Ingenieurgesellschaft mbH (BIG)– Teil von SIERA ist dieses Thema aus dem Bereich Umweltingenieurwesen besonders interessant, da es beispielhaft verdeutlicht, wie innovative und biobasierte Materialien zur naturnahen Gestaltung und Sicherung von Uferbereichen beitragen können.
Das Projekt Bioshoreline zeigt, wie biologisch abbaubare Geotextilien dazu beitragen können, Uferbefestigungen an Binnenwasserstraßen nachhaltiger und naturnäher zu gestalten. Durch die Kombination aus technischer Stabilisierung, biologischer Abbaubarkeit und der Unterstützung von Pflanzenwachstum wird ein Ansatz verfolgt, der ökologische und funktionale Anforderungen miteinander verbindet.
Die Zusammenarbeit von Fraunhofer UMSICHT, Bundesanstalt für Wasserbau (BAW), BNP Brinkmann GmbH & Co. KG, Trevira GmbH und FKuR Kunststoff GmbH unterstreicht die Bedeutung interdisziplinärer Entwicklungen für zukunftsfähige Lösungen im Wasserbau. Auch aus Sicht von Prof. Burmeier Ingenieurgesellschaft mbH (BIG)– Teil von SIERA verdeutlicht das Projekt, wie innovative Materialien und nachhaltige Infrastrukturansätze einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz leisten können.
Mehr Informationen zum Projekt Bioshoreline finden Sie hier:
Bioshoreline: Biologisch abbaubare Geotextilien für Ufersicherungen – Fraunhofer UMSICHT
Engineering for a Better Tomorrow.
