Feinstäube und Stickoxide belasten die Atemluft, besonders in städtischen Ballungsräumen, wo viel Verkehr herrscht, und wo es – bedingt durch den Klimawandel – immer heißer wird. Laut der Weltgesundheitsorganisation (WHO) leben neun von zehn Menschen an Orten, in denen die geltenden Grenzwerte für Feinstaub regelmäßig überschritten werden. Eine zu hohe Feinstaubbelastung in der Luft kann jedoch zu Atemwegsproblemen wie Husten, Atemnot und Asthma führen. Wenn kleine Feinstaubpartikel ins Blut gelangen, erhöhen sie auch das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

Deshalb suchen immer mehr Städte und Gemeinden auf der ganzen Welt nach Möglichkeiten, die Feinstaubbelastung zu reduzieren und so die gesundheitlichen Belastungen für ihre Bewohner zu reduzieren. Außerdem versuchen sie, besonders aufgeheizte Plätze und Straßen abzukühlen und damit ein besseres Klima in der Stadt herbeizuführen: Die Stadt Wien hat bereits eine „Kühle Meile“ mit Bäumen, Kühlelementen und Wasserentnahmestellen errichtet. Paris will langfristig seine großen Verkehrsadern autofrei halten und Betonflächen weitreichend in grüne Bezirke umgestalten.

In Deutschland und Großbritannien haben sich zwei Startups in dem Eurostars-Projekt „PEPOLL COUNT“ zusammengeschlossen, um den sogenannten "City Tree" weiterzuentwickeln. Möglich wird das auch durch die Förderung des BMBF-Programms Eurostars. Mit diesem Smart-City-Stadtmöbel wollen die Green City Solutions GmbH aus Bestensee bei Berlin und BlockDox Ltd. aus London weltweit für eine schnelle, punktuelle Verbesserung der Luftqualität an Orten sorgen, an denen sich viele Menschen aufhalten.

Mit einem echten Baum hat der City Tree nur wenig zu tun

Bei einem "City Tree" handelt es sich um einen drei Meter hohen Turm aus Holz, in den neben großen Moosflächen auch Bewässerungssysteme, Ventilatoren und Sensoren integriert sind. Die Moose filtern Feinstaub aus der Luft, indem sie ihn einfach aufessen. Nebenbei produzieren die flauschigen Pflanzen Sauerstoff und senken ihre Umgebungstemperatur herab, weil sie große Mengen an Feuchtigkeit speichern können und ihre Verdunstungsfläche verhältnismäßig groß ist.

So können die Moosfilter eines "City Tree" für eine bis zu 80 Prozent sauberere Luft direkt am Aufstellungsort sorgen. In einem Meter Entfernung senken sie die Schadstoffbelastung noch um 53 Prozent und in zehn Metern Entfernung immerhin noch um 5 Prozent. Ähnlich verhält es sich mit der Temperatur: In einem Radius von einem Meter senkt der "City Tree" die Temperatur um bis zu vier Grad ab. Damit eignet er sich nicht nur für besonders aufgeheizte Plätze in der Stadt, sondern auch für Pausenhöfe oder Vorplätze von öffentlichen Gebäuden oder großen Unternehmen.

Während ein echter Baum erst viele Jahre wachsen muss, um seine Umgebungsluft effektiv säubern zu können, ist ein "City Tree" kurzfristig einsatzbereit. Außerdem benötigt er nur wenig Platz, weil die Moose in ihm vertikal ausgerichtet sind. Nehmen die Sensoren des "City Tree" hohe Schadstoffgehalte wahr, werden die Ventilatoren hochgefahren. Sie pusten dann mehr Luft durch die Moose, von denen sich bis zu 3,2 m² in einem "City Tree" befinden. Durch den aktiven Luftstrom prallen die Feinstaubpartikel auf die Moosfläche und lagern sich dort ab. Wird Wasser hinzugegeben, nehmen die Moose Partikel ins Innere auf und verdauen sie dort. Auf diese Weise kann die Leistung der Moose an besondere Belastungssituationen – wie zum Beispiel an die Hauptverkehrszeiten einer vielbefahrenen Straße– angepasst werden.

„Natürlich brauchen die Moose auch mal eine Pause“ erklärt Peter Sänger, Geschäftsführer von Green City Solutions. Der Gartenbau-Ingenieur hat viele Jahre daran gearbeitet, Moose in der Stadt – wo sie von Natur aus nicht vorkommen würden – überlebens- und leistungsfähig zu machen. „Anfangs haben wir die komplexen Windverhältnisse und Reflexionen in der städtischen Umgebung unterschätzt und es brauchte viele Messungen und Versuche an realen Aufstellungsorten, bis wir die bestmögliche Beschattung, Belüftung und Bewässerung gefunden hatten. Auch der richtige Moosträger und eine gute Mischung von Moosarten, die sich miteinander vertragen, mussten erst erprobt werden“, so Sänger.

Die Bäume sind jetzt smart

Tatsächlich werden die Moosmischungen in einem "City Tree" individuell auf ihren späteren Aufstellungsort abgestimmt. Dafür werden sie auf einer speziellen Textilmatte kultiviert. Nach circa zwei Monaten beginnt die Abhärtungsphase, in der die Pflanzen sukzessive an die wechselhaften Bedingungen ihres künftigen Aufstellungsortes gewöhnt werden.

Mit dem Eurostars-Förderprojekt konnte die Green City Solutions ihre Moosmodule auf 120 x 90 cm modularisieren. Das war eine wichtige Voraussetzung für eine bessere Belüftung der Moose und für eine einfachere Wartung. „Außerdem lassen sich unsere Pflanzen mit den Standard-Modulen nun auch in Gebäudefassaden integrieren. Mit dem Immobiliensektor erschließen wir uns einen ganz neuen Markt und unsere Moose kommen künftig viel weitreichender zum Einsatz“, freut sich Sänger.

Dank der Zusammenarbeit mit BlockDox Ltd. ist der City Tree 2020 um einiges smarter geworden: Jetzt kann er in Echtzeit Daten zur Luftverschmutzung, zum Verkehr und zur Trittfrequenz von Passanten auswerten und so für eine schnelle und punktgenaue Steuerung seiner selbst sorgen (IoT-Technologie). Die dafür genutzten Daten laufen verschlüsselt über eine Cloud in ein interaktives Dashboard, wo sie ausgewertet werden. Über das Dashboard wird auch die Steuerung vorgenommen. Mit einer zusätzlichen App können Service-Teams darüber informiert werden, was der "City Tree" zu welcher Zeit braucht.

„Unsere Förderprojekte waren enorm wichtig für uns, denn als kleines Startup hätten wir uns gute Forschung anfangs überhaupt nicht leisten können“, betont Sänger. Mit dem TROPOS – Leibniz Institute for Tropospheric Research in Leipzig hat das Unternehmen eine Einrichtung gewinnen können, die mit ihren Luftmessungen grundlegendes Wissen für die Luftfilterung im Außenraum und die damit verbundene Wirkung geliefert hat. „Außerdem hat uns das Institut für Luft- und Kältetechnik in Dresden bei der Leistungsbestimmung der Moose weit vorangebracht und deren Kühlungseffekt bestimmt“, erklärt Sänger.

Inzwischen interessieren sich Städte auf der ganzen Welt für das praktische Stadtmöbel, das um die 39.000 Euro (plus Wartung) kostet, aber bald auch gemietet oder geleast werden kann. Das Startup entwickelt auch Konzepte zu Mischlösungen, indem es "City Trees" und echte Bäume zu grünen Inseln kombiniert, oder ganze Straßenzüge und Stadtviertel engmaschiger ausstattet. So können Menschen in besonders belasteten Bezirken hoffentlich bald wieder aufatmen.