Seit zehn Jahren dient NEST auf dem Empa-Campus in Dübendorf als Forschungs- und Innovationsplattform für nachhaltiges Bauen. Zehn modulare Units, rund 150 Partner und mehrere marktfähige Innovationen zeigen, wie Forschung, Industrie und öffentliche Hand gemeinsam neue Lösungen für den Gebäudesektor entwickeln können.
NEST verbindet Forschung und Praxis
2016 wurde das modulare Forschungs- und Innovationsgebäude NEST eröffnet. Die Abkürzung steht für «Next Evolution in Sustainable Building Technologies». Das gemeinsame Projekt von Empa und Eawag sollte Forschung und Industrie enger zusammenbringen und neue Technologien unter realen Bedingungen testen.
Ausgangspunkt waren die Herausforderungen des Gebäudesektors: Ressourcen werden knapper, der Energieverbrauch soll sinken und die Schweiz verfolgt das Ziel, bis 2050 Netto-Null-Emissionen zu erreichen. Gleichzeitig sollen Innovationen schneller aus den Forschungslaboren in die praktische Anwendung gelangen.
In den vergangenen zehn Jahren wurden zehn sogenannte Units realisiert. Jede davon widmet sich bestimmten Technologien und Fragestellungen. Themen wie digitale Vorfertigung, kreislauffähiges Bauen oder prädiktive Gebäudesteuerung, die 2016 noch weitgehend Nischenthemen waren, sind inzwischen stärker in der Planung und Entwicklung von Gebäuden angekommen.
Peter Richner, ehemaliger Vizedirektor der Empa und Initiant von NEST, bezeichnet die Plattform deshalb als eine Art «Antwortmaschine» für Fragen rund um die gebaute Umwelt.
Vom Forschungsprojekt zum marktfähigen Produkt
NEST hat in den vergangenen Jahren nicht nur Demonstratoren hervorgebracht. Aus Forschungs- und Umsetzungsprojekten entstanden auch mehr als zehn Start-ups, die sich unter anderem mit Tragwerksstrukturen, Energie und Abwassermanagement beschäftigen.
Eine wichtige Rolle spielten dabei die Units «DFAB House» und «HiLo», die im Rahmen des Nationalen Forschungsschwerpunkts Digitale Fabrikation entstanden. Beide Projekte zeigen, wie digitale Planung, automatisierte Fertigung und neue Bauweisen unter realen Bedingungen getestet werden können.
Bei «DFAB House» und «HiLo» kamen unter anderem statisch optimierte Geometrien, eine hybride Holz-Beton-Bauweise und automatisierte Gebäudesteuerung zum Einsatz. Die Projekte dienten damit nicht nur als Forschungsobjekte, sondern ermöglichten auch die praktische Validierung neuer Technologien.
Russell Loveridge, Projektleiter des NFS Digitale Fabrikation, betont die Bedeutung dieses realen Umfelds. Die Bauindustrie brauche konkrete Nachweise dafür, dass neue Forschungsansätze tatsächlich funktionieren. NEST habe dadurch zahlreiche Kooperationen zwischen Forschung und Industrie ermöglicht.
STEP2 stellt die Marktfähigkeit in den Mittelpunkt
Mit der 2024 eröffneten Unit «STEP2» wurde ein weiterer Schwerpunkt gesetzt: Innovationen sollen nicht nur als Prototypen funktionieren, sondern möglichst direkt als marktfähige Produkte zur Verfügung stehen.
Für Enrico Marchesi, Innovationsmanager bei NEST, ist dies ein entscheidender Punkt. Eine Innovation müsse letztlich verkauft werden können, damit sie tatsächlich zur Anwendung komme und einen Nutzen erzeuge.
Bei «STEP2» wurden deshalb Komponenten eingesetzt, die bereits bei der Eröffnung bestellbar sein sollten. Ein Beispiel ist eine neuartige Geschossdecke, deren CO2-Emissionen durch digitale Planung und Vorfertigung gegenüber einer herkömmlichen Beton-Flachdecke um rund 40 Prozent reduziert werden konnten.
Gleichzeitig bietet das Deckensystem zusätzliche Funktionen. Es verfügt über eine integrierte Akustikdämmung und kann als thermische Speichermasse genutzt werden.
Auch das Deckensystem der Vaulted AG, eines Spin-offs der ETH Zürich, schaffte den Schritt vom NEST-Prototypen zum fertigen Produkt. Die Tragwerklösung soll mit deutlich weniger Material auskommen und dadurch auch CO2-Emissionen reduzieren.
Nächster Schritt: CO2-negative Baustoffe
Mit der kommenden Unit «Beyond.Zero» will NEST den nächsten Entwicklungsschritt angehen. Im Mittelpunkt stehen CO2-negative Baumaterialien und Dämmstoffe auf Basis von Pflanzenkohle.
Die Idee dahinter: Gebäude könnten künftig nicht nur weniger CO2 verursachen, sondern Kohlenstoff langfristig speichern. Verschiedene externe Partner sollen bei der Entwicklung dafür sorgen, dass entsprechende Materialien möglichst schnell skaliert und auf den Markt gebracht werden können.
Langfristig soll die natürliche Pflanzenkohle durch künstlich hergestellte Kohle ersetzt werden, die aus atmosphärischem CO2 gewonnen wird. Forschungsarbeiten an der Empa haben entsprechende Ansätze bereits untersucht.
Matthias Sulzer, Departementsleiter Ingenieurswissenschaften an der Empa, sieht darin ein grosses Potenzial für den Gebäudesektor. Entscheidend sei jedoch nicht nur der technische Nachweis, sondern auch die Zusammenarbeit mit Industriepartnern, um neue Materialien in grösserem Massstab einsetzen zu können.
NEST soll als Netzwerk weiterwachsen
Nach zehn Jahren soll NEST deshalb nicht lediglich ein Demonstrator für neue Technologien bleiben. Laut Empa soll die Plattform zunehmend als lebendiges Netzwerk für die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Forschung, Industrie und weiteren Akteuren des Bausektors dienen.
Auch die Entwicklung des kreislauforientierten Bauens zeigt, dass entsprechende Ansätze inzwischen stärker in der Praxis angekommen sind. 2023 unterzeichneten der Kanton Zürich und zahlreiche Wirtschaftspartner eine Charta, die bei Beschaffung, Planung, Ausführung und Rückbau einen nachhaltigeren Umgang mit Ressourcen fördern soll.
Die Initianten von NEST gehen davon aus, dass sich die grundlegenden Prinzipien des Bauens auch in Zukunft nicht vollständig verändern werden. Verändern dürften sich jedoch Planung, Produkte, Prozesse und Kostenstrukturen.
Digitale Werkzeuge ermöglichen bereits heute effizientere Planungs- und Fertigungsprozesse. Dadurch könnten nachhaltigere und technisch anspruchsvollere Lösungen langfristig konkurrenzfähiger werden.
Nach zehn Jahren NEST steht damit weiterhin die Verbindung von Forschung und Praxis im Mittelpunkt: neue Ideen unter realen Bedingungen testen, ihre Vorteile nachweisen und daraus Produkte entwickeln, die tatsächlich im Gebäudesektor eingesetzt werden können.
