Beton ist nach wie vor das am meisten eingesetzte Baumaterial und aus unserer gebauten Umwelt nicht wegzudenken. Seine Ökobilanz ist aber keine sonderlich gute. Das ist vor allem auf den in seiner bisherigen Herstellung sehr energie- und CO2- intensiven, herkömmlichen Zement zurück zu führen.
Beton an sich ist eine Mischung unterschiedlicher Komponenten. Er besteht aus Gestein verschiedener Körnung, dem Bindemittel (üblicherweise Portlandzement bzw. Portlandkompositzement - also Portlandzementklinker gemischt mit Zumahlstoffen) und gegebenenfalls unterschiedlichen Zusatzstoffen, die seine Eigenschaften beeinflussen können - ihn etwa besonders fest oder dauerhaft machen. Die Zugabe von Wasser zu der Mischung aus Gestein und Bindemittel löst eine chemische Reaktion aus, die den Beton erhärten lässt.
Traditioneller Zement verlangt in seiner Herstellung nach hohen Temperaturen, da er gebrannt werden muss. Im Zuge der anhaltenden Bemühungen um eine nachhaltigere Zukunft muss sich aber auch die Bauwirtschaft und damit die Betonproduktion wandeln. Das gilt auch für die Eisen- und Stahlproduktion, deren Reststoff Hüttensand – eine Schlacke - schon heute für die Produktion von Zement als Zumahlstoff oder als Zusatzstoff für Beton genutzt wird. Durch die Umstellung der Eisen- und Stahlproduktion auf CO2-reduzierte oder –freie Produktion wird es in Zukunft wesentlich weniger oder gar keinen Hüttensand mehr geben, wohl aber andere Schlacken, die derzeit nicht als Bindemittelkomponenten für herkömmlichen Beton geeignet sind. Forschende weltweit suchen daher nach Alternativen.
UpcycSlag-Binder
Im Projekt UpcycSlag-Binder forschen das Institut für Materialprüfung und Baustofftechnologie mit angeschlossener TVFA für Festigkeits- und Materialprüfung gemeinsam mit der Montanuni Leoben an genau so einer Alternative. Für ihre Arbeit wurden die Projektpartner erst kürzlich mit einer Nominierung für den Energy Globe Award Styria belohnt. Die Forschenden haben dabei eine neue Bindemittelkomponente aus Hüttenreststoffen entwickelt, die die Eigenschaften von Hüttensand besitzt. Wie Hüttensand besteht das Bindemittel ebenfalls aus Schlacken, die bei der Eisen- und Stahlproduktion abfallen, derzeit aber deponiert oder zumindest zwischengelagert werden müssen. Joachim Juhart und sein Team an der TU Graz waren bei der Entwicklung vor allem für die bautechnischen Anforderungen zuständig, die das neue Bindemittel erfüllen muss, um in der Bauwirtschaft eingesetzt werden zu können. “Die Stahl- und Zementindustrie wird sich in den kommenden Jahren von Grund auf verändern – hin zu einer fossilstoff- und CO2-freien Produktion. Abfallprodukte werden damit zu wertvollen Rohstoffen. Nur werden sich die Prozesse verändern müssen. Heute ist die Qualität des Stahls im Fokus der Aufmerksamkeit. In Zukunft wird auch auf die Qualität der Schlacken geachtet werden und zeitgleich mit der Stahlproduktion auch die Schlacke weiterverarbeitet werden müssen“, erklärt er die Zukunft.
Die Ergebnisse des Projektes sind vielversprechend – derzeit ist ein weiterführendes Projekt in Arbeit, „Recover Met Binder“.
CD-Labor für reststoffbasierte Geopolymer Baustoffe in der CO2-neutralen Kreislaufwirtschaft
Einen ähnlichen und doch anderen Weg schlagen Cyrill Grengg und sein Team im CD-Labor für reststoffbasierte Geopolymer Baustoffe in der CO2-neutralen Kreislaufwirtschaft ein. Sie nutzen mineralische Rest- und Abfallstoffe als Basis für gänzlich neue Baustoffe, die auf herkömmlichen Zement basierenden Beton ersetzen könnten. Besonders vielversprechend sind die Stoffe für korrosionsanfällige Anwendungen wie Kanalisationssysteme oder Bioabfallanlagen. Zum Einsatz kommen dabei Schlacken und Aschen sowie Mineralwollen und tonreiche Abbruchmaterialien. Diese Stoffe werden anschließend mit anderen kohlenstoffreichen Abfallstoffen wie Altölen, Biomasse oder organischen Fasern zu einem neuen Geopolymer gemischt. „Chemisch gesehen ist das Geopolymer etwas völlig anderes als Portlandzement, die physikalischen Eigenschaften sind aber sehr ähnlich oder zum Teil sogar besser“, sagt CD-Labor-Leiter Cyrill Grengg. Gemeinsam mit acht Firmenpartnern wird im Labor in den nächsten sieben Jahren geforscht.
Mehr über nachhaltigen Beton lesen Sie im Dossier "Nachhaltiger Bauen mit Beton".
