Summer Semester 2012,

ZERBRECHLICH

Im Folgenden finden sie eine allgemeine Projektbeschreibung. Für Nähere Informationen zu den einzelnen Schritte berühren sie bitte am oberen linken Bildrand das schwarze Informationsfeld. Bei Fragen oder Anregungen schicken sie mir gern ein Nachricht. Viel Vergnügen beim stöbern!

 

 

 

 

ZERBRECHLICH

 

Der Moment des Zerbrechens liegt an der Grenze zwischen zwei verschiedenen Zuständen. Doch wird der nach dem Bruch folgende Zustand meistens negativ gesehen. Der betroffene Gegenstand wird als kaputt oder zerstört bewertet, aufgegeben und auf den Müll geworfen. Aber was folgt eigentlich nach dem Zerbrechen? Und ist das, was zerbrochen ist, wirklich gleich uninteressant und überflüssig?

 

Alles erreicht ab einem bestimmten Punkt ein Endstadium, doch ist dies in der Regel nur ein weiterer Schritt in einem fortwährenden Kreislauf von Nutzung, Zerfall und Neubeginn. Betrachtet man diese ewig wiederkehrenden Stadien einmal unvoreingenommen, stellt man fest, dass jedes Objekt lediglich eine neutrale Veränderung, also eine Metamorphose durchläuft.

 

Es gibt die Redensart, etwas wie ein rohes Ei zu behandeln, also mit hoher Vorsicht. Doch grade das Ei ist in diesem Punkt abivalent. Für seine Funktion ist das Zerbrechen und die anschließende schnelle Zerstörung der Schale, sei es durch das Küken, oder sei es durch den Menschen, der es essen oder anders verwerten will, geradezu essentiell. Dabei erfüllt die Eierschale in ihrem zerbrochenen Zustand ebenso einen natürlichen Zweck wie als glatte, geschlossene Oberfläche, durch die das heranwachsende Küken geschützt wird.

 

Im ursprünglichen natürlichen Kreislauf spielt in der Folge vor allem der in der Eierschale enthaltene Kalk eine Rolle. In Bruchstücke zerfallen, sinken Eierschalen über die Zeit mit anderen natürlichen Abfallprodukten in den Boden ein, amalgamieren sich mit ihnen zu einer Masse und werden über Millionen von Jahren durch Druck und chemische Prozesse mit anderen Sedimenten wie Skeletten und Kalkpanzern schichtweise zu Kalkstein zusammengepresst. So werden sie wieder zu einem Rohstoff, der für Neues eingesetzt werden kann, und sich mit seinen besonderen Eigenschaften u.a. im Baugewerbe bewährt. Er hat die Fähigkeit, Schadstoffe aus der Luft zu filtern, saure Böden zu neutralisieren, Abwässer zu reinigen, sowie Wärme zu speichern und weiter zu leiten. Zudem saugt er Wasser auf und entzieht somit z.B. Wänden den Nährboden für Schimmelbefall, während er gleichzeitig die Feuchtigkeit nach und nach an die Luft wieder abgibt und so für ein angenehmes Raumklima sorgen kann. All dies sind Gründe warum Kalkstein zu einem der wichtigsten Werkstoffe geworden ist. Um Kalk zu gewinnen, muss er jedoch im Tagebau abgebaut werden, was zugleich einen enormen Energieaufwand und die Zerstörung ganzer Naturlandstriche mit sich bringt.

Während die Produktion von Eiern im Laufe der Zeit immer mehr angestiegen ist, wurde der natürliche Prozess ihrer Verwertung aber unterbrochen. Die industrielle Produktion von Eiern führt zu größtenteils unverwertetem Abfall, der als organischer Sondermüll entsorgt werden muss. Deshalb liegt es nahe, nach Möglichkeiten einer Wiederverwertung zu suchen, die die in riesigen Mengen als Restprodukt anfallenden Eierschalen auf intelligente Weise in den natürlichen Materialkreislauf zurückführt. An diesem Punkt setzt das Projekt an und verbindet dabei ein Konzept der nachhaltigen Ressourcenverwendung mit gestalterischen und ästhetischen Strategien und Aussagen.

 

Es war von vorneherein klar, dass die Verwertung von Eierschalen nicht allein der Logik einer funktional ausgerichteten Materialentwicklung folgen sollte. Ausgehend von einer wirtschaftlichen und einer ästhetischen Funktion teilte sich das Projekt deshalb in zwei Stränge. Im ersten Teil wurde mehr auf den Kerngedanken einer möglichen industriellen Produktentwicklung hingearbeitet, um aus dem zerbrechlichen Material Eierschale in Kombination mit Keramikpartikeln ein haltbares Baumaterial herzustellen. Die minimale Zerkleinerung, also das Zermahlen der Schale tragen dabei zum letztendlich verflüssigten und gießbaren Produkt bei, das sich bei seiner Aushärtung ähnlich wie Zement verhält. Optisch bleibt dabei der Anteil der Eierschalen durch die ungleichmäßige Verteilung der Komponeneten weiterhin leicht sichtbar.

Im anderen Teil des Projekts wird mit der ästhetischen Metamorphose der Eierschale gespielt. Durch eine chemische Manipulation des Grundmaterials mittels Essigessenz lässt sich eine Kristallisationsprozess erzeugen, der die Oberfläche des Materials erheblich verändert und zu einer neuen Struktur umformt.

 

Beide Resultate sind das Ergebnis vieler Experimente und stehen obwohl sie optisch einen sehr unterschiedlichen Charakter haben, eng miteinander in Verbindung. Das Ziel des Projekts war es auf verschiedenen Wegen die werkstofflichen und ästhetischen Potentiale der Eierschale im Hinblick auf eine nützliche Weiterverwertung auszuloten. Aus diesem Ansatz heraus entstand ein Produkt, das sich in zwei unterschiedlichen Formen präsentiert.

Einerseits als festes einheitliches Material, das als Werkstoff für hochwertige und elegante Oberflächen eignet, andererseits als kristalline aufgebrochene Oberfläche, die den Werdegang der Eierschale auf poetische Weise aufgreift und in eine neue Fläche übersetzt. Zerbrechlichkeit und Stabilität, Nutzung und Zerfall verbinden sich in einem Material. Es ist nicht das Ende sondern nur ein weiterer Schritt in einem Kreislauf.

Participants Ulrike Böttcher
Project categoryDiploma
MATERIALENTWICKLUNG
MATERIALENTWICKLUNG
So wie sich die Elemente im Boden verbinden, können auch Materialien durch das Zerkleinern, Erhöhen von Temperatur- und Druckverhältnissen, sowie durch Wasserzugabe eine neue Verbindung eingehen. Diese Beeinflussung durch äußere Umstände wird bei der Herstellung verschiedener Baustoffe nachgeahmt. So wird z.B. Kalkstein und Ton gebrannt, um ihre Wiederstandsfähigkeit zu erhöhen. Auch die Verbindung von verschiedenen Komponenten kann zu einer erhöhten Leistung des Endproduktes führen, wobei die Konsistenz der einzelnen Zusatzstoffe für das Endresultat eine große Rolle spielt. Chemische Reaktionen zwischen verschiedenen Elementen beeinflussen ebenfalls deren Eigenschaften im Verbund. Ergänzend zu den Eigenschaften, der größtenteils kalkhaltigen Eierschale stellte sich heraus, dass gerade Tonpartikel als Bindemittel und festigender Zusatzstoff besonders gut geeignet sind. Angelehnt an bestehende Verarbeitungsmethoden, wie der von Zement, Keramik oder Kalk, entstand ein Verbund, der gleichzeitig haltbar und formbar ist.
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MATERIALbasis
MATERIALbasis
Ähnlich wie beim Zement werden auch hier Kalk, in diesem Fall der der Eierschale, und Keramikpartikel bei erhöhter Temperatur gebrannt und pulverisiert. Anschließend fügt man beide unter Zugabe von Wasser zu einer Art Mörtel zusammen. Dieser kann ähnlich wie Zement gegossen und verarbeitet werden. Seine Belastbarkeit hingegen ähnelt eher der des Kalksteins, weshalb er wiederum auch dessen positive Eigenschaften aufweist. Dazu zählen eine hohe Absorptionsfähigkeit, die Neutralisation von sauren Flüssigkeiten, die Fähigkeit, Schadstoffe aus Wasser herauszufiltern, und das Speichern und Weiterleiten von Wärme. Zudem saugt Kalkstein Wasser auf, ist basisch und verhindert somit einen Schimmelbefall. Da er die Feuchtigkeit erst nach und nach an die Luft abgibt, sorgt er zudem für einen Feuchtigkeitsausgleich und ein angenehmes Raumklima.
All diese Eigenschaften gehen durch den 92 prozentigen Kalkanteil der Eierschale auch auf das Endprodukt über. Hinzu kommen einige zusätzliche Eigenschaften der Eierschale. So beinhaltet sie Bestandteile wie Spuren von Phosphat. Magnesium, Natrium, Kalium, Zink, Mangan und Kupfer. Besonders Magnesium, Mangan und Zink sind Eisenerze, die in Verbindung mit anderen Elementen eine festigende und teilweise korrosionsschützende Wirkungen aufweisen. So sind sie ebenfalls ein Bestandteil des Zements und scheinen auch hier zu einer dauerhaften Verfestigung beizutragen. Nach dem Aushärten ist das Material zudem wasserbeständig und hält selbst permanenten Witterungseinflüssen stand.
Kommt das Material mit Säuren in Berührung reagieren die Kalzium Moleküle und verändern das Material.
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MATERIALveredelung
MATERIALveredelung
Der Veredelungsprozess resultiert aus einer Versuchsreihe, die deutlich vor der späteren Entwicklung des Endprodukts eines Verbundwerkstoffs entstand und sich mit der Kristalloblastese beschäftigte. Die kalkhaltige Schicht der Eierschale sollte manipuliert und in einen neuen Zustand transformiert werden, mit dem Ziel sie zu verformen oder sogar zu verflüssigen. Da aber gleichzeitig der ökologische Aspekt nicht außer Acht gelassen werden sollte, war ein natürliches Lösungsmittel erforderlich. Zu diesem Zweck wurde auf einen altbekannten Versuch zur Veranschaulichung des Eiaufbaus zurückgegriffen, bei dem die Schale durch Essig aufgelöst wird. Dazu legt man ein ganzes Ei in die säurehaltige Essenz und kann nach kürzester Zeit beobachten, wie sich der Kalkanteil vom Eierschalenhäutchen löst. Übrig bleibt nur der weiche, durch die Menbran umhüllte Teil des Eis.

Essig besitzt eine kalklösende Wirkung und hat sich schon lange beim Hausputz als wirksames Mittel zur Kalkentfernung bewährt. Dabei reagiert der Essig mit dem Kalciumcarbonat und verwandelt es in Kalciumacetat. Zum Lösen eines Kalkmoleküls werden exakt zwei Essigmoleküle benötigt. Wird die Eierschale im Essig eingelegt, verdunstet die Flüssigkeit mit der Zeit. Dabei entsteht eine nadelförmige, weiße und leicht zerbrechliche Substanz, die herb im Geschmack ist und ebenfalls als Zusatzstoff E263 für Lebensmittel verwendet wird. Sie ist demzufolge nicht schädlich für Mensch und Natur. Auf atomarer Ebene verursacht die Verdunstung der Essigsäure eine immer höhere Anreicherung von Molekülen, die sich in einer regelmäßigen Gitterstruktur anordnen. Je nachdem wie stark der auskristallisierende Stoff übersättigt ist, variiert das Volumen der Kristalle.
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MATERIALinformation
MATERIALinformation
In einer langen Testreihe wurde das Verhalten der Eierschale in Kombination mit unterschiedlich nachhaltigen Materialien, Mischverhältnissen, Temperaturen, sowie natürliche Binde-, aber auch Lösungsmittel geprüft. Gleichzeitig entstand ein Blog auf dem alle Informationen über die Eierschale zusammengetragen und mit den experimentellen Ergebnissen in Verbindung gesetzt wurden. Diese Ansammlung von Information sollte vor allem der Vernetzung im Internet mit weiteren Forschungsprojekten zum Thema Eierschale dienen. Somit konnte beim Email Kontakt mit Professoren, Laboren oder Firmen der Blog einfach geteilt und ein besseres Verständnis über die eigene Arbeit vermittelt werden. Dabei entstand ein Kontakt an der Universität in Leicester mit Prof. Andrew Abbott, Leiter des Fachbereichs physikalische Chemie, der die Eierschale als Füllstoff für Plastik einsetzt. Bei weiterem Austausch wurde auch über die Möglichkeit des Einsatzes in der Innenraumausstattung diskutiert. Zudem wurden in Zusammenarbeit mit der Biochemikerin Henrike Roterberg chemische Reaktionen, die bei den Experimenten auftraten, hinterfragt und erklärt.
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Warum die Eierschale Recyceln?
Warum die Eierschale Recyceln?
17 Millarden Eier werden jedes Jahr in Deutschland verbraucht. Das sind umgerechnet 217 Eier pro Kopf. Schaut man die aufwändige Haltung der Hühner an, muss man sich fragen, warum das übrig bleibende Naturprodukt Eierschale so vernachlässigt wird! In Europa werden schätzungsweise 150 000 Tonnen, in China sogar 500 000 Tonnen Eierschalen jährlich auf Müllhalden deponiert, was die Lebensmittelindustrie pro Tonne 50 bis 200 Euro kostet. Obwohl die größtenteils kalkhaltige Schale biologisch abbaubar ist, bringt die Lagerung auf den Mülldeponien Probleme mit sich. Das proteinhaltige Häutchen im Inneren der Eierschale lockt Ungeziefer an und macht eine Schädlingsbekämpfung erforderlich. Zusätzlich häufen sich durch die nötige Vorbehandlung zur Prävention von Bakterienbefall, der sich auf das Grundwasser übertragen könnten, weitere Kosten an.4 Die EPA (Environmental Protection Agency) stellt die Eierschale auf Platz 15 der durch die Industrie verursachte Umweltverschmutzung. Ein möglicher Recyclingprozess wäre daher aus ökologischer und ökonomischer Sicht von Vorteil. Die umsichtige Verwertung von Naturabfallprodukten trägt zudem zur Einsparung von immer knapper werdenden Ressourcen bei. Allein der Weltmarkt für Kalziumkarbonat (CaCO3, Kalk) steigt stetig und liegt bereits bei 100 Millionen Tonnen jährlich. Bis 2017 soll der Bedarf sogar noch ansteigen, vor allem in China um 7%. Dort werden ca 70% der Gesamtmenge an Kalziumkarbonat weltweit produziert! Da das anorganische Material ungiftig ist, wird es teilweise in der Papierherstellung als natürlicher Aufheller eingesetzt. Aber auch als Füllmasse in Plastik, Grundbestandteil von Talkum und Kaolin, sowie in der Kosmetik kann es verwendet werden. Die Nutzung von Eierschalen ist jedoch verschwindend gering. Ein paar alte Hausrezepte zeugen noch vom Grundgedanken der restlosen Verwertung und empfehlen Eierschale als Düngemittel, Entfärber bei graustichigen Kleidungsstücken, sowie als Zusatzstoff und Nahrungsergänzung. Aber Konzepte für eine sinvolle Weiterverwertung im großen Maßstab fehlen.
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ZERBRECHLICHE KERAMIKBESCHICHTUNG
ZERBRECHLICHE KERAMIKBESCHICHTUNG
Um eine Beschichtung Nachhaltig zu gestalten, ist es von Bedeutung wo sie eingesetzt wird und ob sie dort lange Zeit überdauern muss. Auch wenn die Beschichtung eines Materials nicht für immer haltbar sein muss, so sollten die Kristalle jedoch bei einer Berührung nicht sofort zerbrechen. Eine Überlegung war daher, wie kann man die Haltbarkeit der Kalziumacetat Kristalle beeinflussen kann?

Eine anfängliche Versuchsreihe spielt mit der Idee einer einfachen Keramikbeschichtung. Dazu wurde Eierschale auf den weichen Ton gedrückt und nach dem Trocknen, gebrannt und glasiert.
Hierzu entstand eine Reihe aus Kermaikfliesen, die ein Zwischenprodukt darstellen.
Die Eierschale kann mithilfe von Angobe, einer Art Flüssigkeramik, fixiert und gefestigt werden.
Auch Keramikglasuren tragen zur Stabilität bei, müssen jedoch Aufgrund ihrer Zusammensetzung mit Bedacht eingesetzt werden, da vor allem Farbzusätze in der Glasur meist aus Schwermetallen bestehen, die giftig sind. Durch das erhitzen im Ofen auf hohe Temperaturen werden diese Zusatzstoffe jedoch eingeschlossen und für den Menschen unschädlich. Jedoch bleibt die Frage wie es mit einer langfristigen nachhaltigen Entsorgung aussieht!
Wenn die Eierschale nicht durch Glasur oder Angobe beschichtet wird, bleibt sie als hauchfeiner Staub zurück. Diese Zustandsveränderung spielt auch später bei der Herstellung des Eierschalenverbundstoffs eine Rolle. Legt man die Kachel mit der pulverisierten Eierschale in Essig ein, entstehen ebenfalls Kristalle auf der Oberfläche. Die Kristalle erhalten bei diesem Versuch durch die Tonpartikel eine stabilere Struktur. Ein wichtiges Ergebnis auf der Suche nach einer Festigungsmöglichkeit für Eierschale und Kristalle.
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Zerbrechliches Design - Materialbeschichtung
Zerbrechliches Design - Materialbeschichtung
Da anfänglich noch nicht klar war was die Basis für die zerbrechlichen Kristalle bilden würde, entstand der Ansatz für einer Wandgestaltung. Die Idee basierte auf dem Begriff ZERBRECHLICH und spielte mit dem Gedanken eines vergänglichen Designs. Wandverkleidungen werden zunehmend auch als Schmuckstück verstanden, gleichzeitig ist Design sehr schnelllebig und kann auch in der Innenraumausstattung schnell wieder unmodern wirken. Der Grundgedanke bestand daher in einem von vornherein nur für eine bestimmte Zeit haltbaren Druck auf einem recycelbaren Untergrund. Mit dem Vergehen des Visuellen ist auch ein neues Design modern und kann auf diesem Weg auf natürliche Weise erneuert werden. Eierschale ist ein rein natürliches Produkt und auch Essig stellt bei niedriger Konzentration keine Gefahr für die Umwelt dar. Auch verschwindet der Geruch des Essigs gänzlich so bald die Flüssigkeit vollständig verdunstet. Als Grundlage für den Druck wurde Papier verwendet und kann ebenfalls wiederverwertet bzw. erneut beschichtet werden.
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