{"id":12546,"date":"2020-06-04T06:32:11","date_gmt":"2020-06-04T04:32:11","guid":{"rendered":"https:\/\/www.fachbau.ch\/?p=12546"},"modified":"2020-06-04T06:32:11","modified_gmt":"2020-06-04T04:32:11","slug":"rezeptur-fuer-oeko-beton","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fachbau.ch\/de\/die-baustellen\/2020-06-04\/rezeptur-fuer-oeko-beton\/","title":{"rendered":"Rezeptur f\u00fcr \u00d6ko-Beton"},"content":{"rendered":"<figure style=\"width: 1600px\" class=\"wp-caption alignnone\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/api.ares4.info\/v0.1\/file\/165\/downloads\/Forschung%20%26%20Entwicklung\/2020\/06%20Juni%202020\/Alex%20German%20Empa.jpg\" alt=\"\" width=\"1600\" height=\"1200\" data-cke-saved-src=\"https:\/\/api.ares4.info\/v0.1\/file\/165\/downloads\/Forschung%20%26%20Entwicklung\/2020\/06%20Juni%202020\/Alex%20German%20Empa.jpg\" \/><figcaption class=\"wp-caption-text\">Empa-Wissenschaftler Alexander German forscht an Komponenten f\u00fcr Kohlendioxid-negativen Beton.<\/figcaption><\/figure>\n<p>Es ist das am meisten genutzte Produkt der Welt. Unverzichtbar und doch gleichzeitig im Zuge der Klimadebatte verunglimpft: Zement. Vermischt mit Wasser, Sand und Kies gibt das Beton, dessen Schultern unsere moderne Welt tragen. Aufmerksamkeit erregt das gen\u00fcgsame Material jedoch vor allem mit einer anderen Eigenschaft: Wird eine Tonne Zement hergestellt, steigen rund 700\u00a0Kilogramm Kohlendioxid in die Atmosph\u00e4re. Das ist zwar weniger als etwa bei der Stahl- oder Aluminium\u00adgewinnung. Aber die schiere Menge macht es aus. J\u00e4hrlich produzieren wir weltweit rund zw\u00f6lf Kubik\u00adkilometer Beton, eine Menge, mit der sich der Vierwald\u00adst\u00e4ttersee komplett auff\u00fcllen liesse \u2013 jedes Jahr aufs Neue. Tendenz steigend.<\/p>\n<p>Der Anteil des weltweiten Kohlen\u00addioxid\u00adausstosses, den die Zement\u00adindustrie verursacht, macht derzeit rund sieben Prozent aus. Dieser d\u00fcrfte k\u00fcnftig allerdings ansteigen, da der Bedarf in Asien und zunehmend auch in Afrika w\u00e4chst, w\u00e4hrend die Produktion in Europa stabil ist. H\u00f6chste Zeit also, sich nach Zement umzusehen, der den Menschen zwar Wohnung und Infrastruktur bietet, aber dennoch den Umwelt\u00adaspekten Rechnung tr\u00e4gt und sich den Klimazielen entsprechend produzieren l\u00e4sst. Das Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) fordert denn auch, umgehend neue zement\u00adbasierte Materialien, die klima\u00adfreundlicher und kosten\u00adg\u00fcnstig sind, zu entwickeln und einzusetzen. Empa-Forscher arbeiten darum an alternativen Zement- und Betonarten, bei deren Herstellung weniger sch\u00e4dliches Klimagas entsteht oder sogar Kohlendioxid gebunden wird.<\/p>\n<p>\u00abTraditionell wird Zement im Drehrohr-Ofen bei rund 1450 Grad Celsius gebrannt\u00bb, sagt Empa-Forscher Frank Winnefeld von der Abteilung \u00abConcrete\u00a0&amp; Asphalt\u00bb. Fossile Brennstoffe k\u00f6nnen hierbei zwar durch alternative Energien ersetzt werden. \u00abAllerdings ist das Sparpotenzial bei einem Substitutionsgrad von derzeit durchschnittlich 50 Prozent mit den heutigen Technologien bereits ziemlich ausgereizt, zumindest in Europa\u00bb, so Winnefeld. Mehr Energie sparen l\u00e4sst sich jedoch, wenn man Rohstoffe einsetzt, die eine geringere Brenntemperatur ben\u00f6tigen. Ein vielver\u00adsprechender Kandidat ist CSA-Zement aus Calcium\u00adsulfoaluminat. Er ben\u00f6tigt eine um 200 Grad niedrigere Brenntemperatur und st\u00f6sst pro Tonne Zement rund 200 Kilogramm weniger Kohlendioxid aus. Die Reduktion der Treibhausgas\u00ademissionen ist dabei aber nicht nur der geringeren Brenntemperatur geschuldet. Ein grosser Anteil des Klimavorteils von CSA-Zement liegt an der geringeren Menge an Kalkstein in der Rohstoffmischung.<\/p>\n<p><strong>Gigantischer Bedarf<\/strong><br \/>\nKalkstein verursacht durch eine chemische Reaktion w\u00e4hrend der Zement\u00adherstellung n\u00e4mlich den Grossteil der CO2-Emissionen. Den Anteil an Kalkstein zu verringern, ist deshalb ein interessanter Aspekt, um \u00d6ko-Zement zu entwickeln. Neben CSA-Zement sind dies beispiels\u00adweise Inhaltsstoffe, die als Abf\u00e4lle anderer Industrie\u00adzweige anfallen. Etwa Schlacke aus Hoch\u00f6fen bei der Roheisen\u00adgewinnung sowie Flugasche, die bei der Kohleverbrennung \u00fcbrigbleibt. Beide Produkte k\u00f6nnen mit Zement vermischt werden und helfen so, die CO2-Emissionen zu senken.<\/p>\n<p>Doch diese Sekund\u00e4r\u00adrohstoffe k\u00f6nnen den gigantischen Bedarf der Branche nicht decken. Empa-Forscher gehen daher neue Wege und identifizieren Industriezweige, deren Sekund\u00e4r\u00adrohstoffe noch wenig genutzt sind. \u00abBei der metallurgischen R\u00fcckgewinnung von Edelmetallen aus Elektronik\u00adschrott bleibt eine hochwertige Schlacke \u00fcbrig, die in Pulverform ebenfalls mit Zement vermischt werden kann\u00bb, erkl\u00e4rt Winnefeld. Entspricht der Gehalt an Schwermetallen den gesetzlichen Normen, k\u00f6nne dieser Zement durchaus auch in der Schweiz zum Einsatz kommen. Die gute Nachricht: Der Bodensatz der \u00aburbanen Mine\u00bb aus den \u00dcberresten unserer ausgedienten Handys und Computer wird k\u00fcnftig noch weiter anwachsen. M\u00f6glich sei es dar\u00fcber hinaus, so der Forscher, mineralische Bauabf\u00e4lle f\u00fcr Mischzement zu verwenden.<\/p>\n<p>Die Art der Zusatzstoffe im Zement liesse sich sogar derart ver\u00e4ndern, dass der Vorgang des Brennens komplett entfiele. Im sogenannten alkali-aktivierten Zement werden die Bestandteile wie Schlacke, Asche oder calcinierter Ton durch starke alkalische L\u00f6sungen wie etwa Natrium\u00adsilikate zur erw\u00fcnschten chemischen Reaktion animiert. Die Produkte dieser Reaktion verbinden sich daraufhin zu einem Material, dessen Druckfestigkeit jener von gebranntem, herk\u00f6mmlichen Zement entspricht.<\/p>\n<p><em><strong>Zement und Beton<\/strong><br \/>\nDie Betonproduktion ist global f\u00fcr etwa 6\u00a0Prozent, in der Schweiz sogar f\u00fcr 9\u00a0Prozent der menschgemachten CO2-Emissionen verantwortlich. Im Heimwerker\u00adbereich wird Beton anhand einfacher Faustformeln gemischt. So ergeben 300\u00a0Kilogramm Zement, 180\u00a0Liter Wasser sowie 1890\u00a0Kilogramm Gesteins\u00adk\u00f6rnung einen Kubikmeter Beton. Der CO2-Ausstoss des Betons stammt gr\u00f6sstenteils vom Zementanteil: Zement muss bei 1450 Grad gebrannt werden, dabei l\u00f6st sich mineralisch gebundenes CO2aus dem Kalkstein. Weltweit werden j\u00e4hrlich 2,8 Milliarden Tonnen Zement hergestellt.<\/em><\/p>\n<p><strong>Klimagas in Beton gebannt<\/strong><br \/>\nGeradezu genial wirkt zudem die M\u00f6glichkeit, Kohlendioxid im Beton zu binden, statt es frei werden zu lassen. Ein CO2-negativer Beton w\u00e4re ein wahrer Klimafreund. Empa-Forscher arbeiten beispielsweise an einem Magnesium-basierten Zement, der die Grundlage f\u00fcr diesen \u00d6ko-Beton liefern soll. Ressourcen f\u00fcr den Rohstoff bieten sich in Regionen, in denen magnesium\u00adhaltiges Olivin im Boden vorkommt. Das Mineral findet sich vor allem tief im Erdmantel. Wird es aber durch vulkanische Aktivit\u00e4t an die Erdober\u00adfl\u00e4che transportiert, etwa in Skandinavien, l\u00e4sst es sich abbauen. Bei der Zement\u00adherstellung aus Olivin wird dem rohen Magnesium\u00adsilikat dann Kohlendioxid zugef\u00fchrt. Und da in einem weiteren Verarbeitungs\u00adschritt nur ein Teil des Materials gebrannt wird, entsteht beim Brennen des Zements weniger CO2 als vorher verbraucht wurde. Das Ergebnis tr\u00e4gt zwar bereits einen eing\u00e4ngigen Namen (\u00abMOMS\u00bb, Magnesium Oxide derived from Silicates), seine Eigenschaften sind jedoch noch weitgehend unerforscht.<\/p>\n<p><strong>Wachsende Vielfalt<\/strong><br \/>\nDamit aber solche Ans\u00e4tze nicht als Nischenprodukte enden, sondern industriell und kosteneffizient produzierbar sind, m\u00fcssen Analysen zeigen, dass \u00d6ko-Zement die gleichen Anforderungen erf\u00fcllt wie herk\u00f6mmliche Produkte. Bei vielen alternativen Zementarten fehlen derzeit noch die Rezepte, in welchen Mengen neue Bestandteile zugemischt oder Herstellungs\u00adverfahren abgewandelt werden k\u00f6nnen, ohne die begehrten Eigenschaften des traditionellen Zements aufs Spiel zu setzen. Denn solange sich die mindestens gleichwertige Leistungs\u00adf\u00e4higkeit von \u00d6ko-Zement nicht zweifelsfrei aufzeigen l\u00e4sst, bleibt der klassische Portland-Zement, der g\u00fcnstige und bestens charakterisierte Baustoff, weiterhin das f\u00fcr die Bauingenieure massgebliche Material.<\/p>\n<p>Und so analysieren die Zementforscher an der Empa derzeit chemische Mischungs\u00adverh\u00e4ltnisse und Konformit\u00e4ts\u00adkriterien wie Festigkeit und Dauerhaftigkeit neuer Zementarten und bereiten damit den Weg zu normgerechten Zulassungen. Dazu geh\u00f6ren Untersuchungen im Kleinen wie im Gigantischen. Neben chemischen Untersuchungen, mikroskopischen Analysen und thermo\u00addynamischen Modellierungen, mit denen die Reaktionen im Inneren des Zements erforscht werden, wird auch die Belastbarkeit grosser Bauteile aus verschiedenen Zementarten verglichen. \u00abIndustrielle Prozesse m\u00fcssen noch optimiert werden, da sie in vielen F\u00e4llen noch zu teuer sind\u00bb, so Winnefeld. Klar sei aber bereits, dass sich mit alternativen Zementarten Beton mit einer vergleichbaren oder sogar besseren Dauer\u00adhaftigkeit herstellen lasse.<\/p>\n<p>Eine Entwicklung zeichnet sich jedenfalls schon jetzt ab: Die Vielfalt der Zement- und Betonprodukte wird k\u00fcnftig zunehmen. F\u00fcr die Baustoff\u00adproduzenten bringt diese Vielfalt erh\u00f6hte Anforderungen mit sich. Zudem, so ist sich Winnefeld sicher, w\u00fcrden bei der Nutzung von Sekund\u00e4rrohstoffen lokale L\u00f6sungen attraktiver, wenn Transportwege entfallen, weil beispielsweise passende Industrier\u00fcckst\u00e4nde in der N\u00e4he eines Zementwerks anfallen.<\/p>\n<figure style=\"width: 1600px\" class=\"wp-caption alignnone\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/api.ares4.info\/v0.1\/file\/165\/downloads\/Forschung%20%26%20Entwicklung\/2020\/06%20Juni%202020\/Mischung%20Oekozement%20Bild%20Empa.jpg\" alt=\"\" width=\"1600\" height=\"1200\" data-cke-saved-src=\"https:\/\/api.ares4.info\/v0.1\/file\/165\/downloads\/Forschung%20%26%20Entwicklung\/2020\/06%20Juni%202020\/Mischung%20Oekozement%20Bild%20Empa.jpg\" \/><figcaption class=\"wp-caption-text\">Im Beton-Labor werden die Zutaten f\u00fcr \u00d6ko-Zement gemischt.<\/figcaption><\/figure>\n<figure style=\"width: 1600px\" class=\"wp-caption alignnone\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/api.ares4.info\/v0.1\/file\/165\/downloads\/Forschung%20%26%20Entwicklung\/2020\/06%20Juni%202020\/Labormoertel%20Empa.jpg\" alt=\"\" width=\"1600\" height=\"1200\" data-cke-saved-src=\"https:\/\/api.ares4.info\/v0.1\/file\/165\/downloads\/Forschung%20%26%20Entwicklung\/2020\/06%20Juni%202020\/Labormoertel%20Empa.jpg\" \/><figcaption class=\"wp-caption-text\">Magnesiumoxid und Hydromagnesit geben dem Laborm\u00f6rtel seine weisse Farbe.<\/figcaption><\/figure>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Es ist das am meisten genutzte Produkt der Welt. 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