Beton zementiert seinen Platz als nachhaltiges Baumaterial
Stark, langlebig, effizient und sicher: Beton ist weltweit das bevorzugte Baumaterial. Laut „Nature“ werden weltweit jedes Jahr 30 Milliarden Tonnen Beton verwendet. Nach Schätzungen der BBC ist fast die Hälfte aller von Menschen geschaffenen Dinge aus Beton hergestellt. Tatsächlich gibt es so viel davon, dass er bald die gesamte lebende Materie auf der Erde überwiegen wird. Das Dilemma mit all dem Beton ist, dass er einen erheblichen CO2-Fußabdruck hinterlässt. Wie „The Guardian“ berichtet, ist Beton für 4 % bis 8 % der jährlichen CO2-Produktion weltweit verantwortlich. Der Großteil der Emissionen von Beton entsteht bei der Fertigung von Portlandzementklinker, einem der wichtigsten Materialien bei der Zementherstellung. „Die Klinkerproduktion verbraucht erhebliche Mengen an Material und Energie“, sagt Arnaud Muller, leitender Wissenschaftler bei HeidelbergCement. „Aus diesem Grund konzentrierten sich die meisten Anstrengungen zur Reduzierung der CO2-Bilanz von Beton bisher auf die Verringerung des Klinkeranteils.“ Zementersetzende Zusatzstoffe (Supplementary Cementitious Materials, SCM) sind zum standardmäßigen Ersatz für einen Teil des Klinkermaterials geworden. „Zwar gelingt es mit zementersetzenden Zusatzstoffen, den Material- und Energieverbrauch zu senken, doch das Endprodukt – der Beton – ist möglicherweise weniger leistungsfähig und haltbar als herkömmlicher Beton“, fügt Muller hinzu. Mit Unterstützung des EU-finanzierten Projekts EnDurCrete übernahm HeidelbergCement die Leitung einer Gruppe bei der Entwicklung eines kosteneffizienten Betons, der sowohl nachhaltig als auch dauerhaft ist. Hierfür wandte sich das Projektteam der Technologie zu.
Erhöhung der Lebensdauer von Betonarten
Anstatt nur auf den Materialeinsatz zu achten, zog EnDurCrete alle möglichen Wege in Betracht, mit denen die Lebensdauer von Beton erhöht werden kann. „Indem wir die Lebensdauer des Betons und der Bauwerke, in denen er verwendet wird, verlängern, können wir die Betonmengen verringern – und damit auch den größten Teil der Emissionen“, erklärt Muller. Das Projekt begann mit der Entwicklung neuartiger klinkerarmer Zement- und Betonarten. Anschließend führte das gesamte Konsortium umfangreiche Laborstudien durch, um besser zu verstehen, durch welche Faktoren Betonschäden verursacht werden. „Wir wollten nicht nur neue, umweltfreundlichere Betonarten entwickeln, sondern auch herausfinden, wie wir über die derzeitigen Grenzen hinausgehen und die Leistung erhöhen können, während wir gleichzeitig den Aspekt der Nachhaltigkeit verbessern“, bemerkt Muller. Eine Methode, die von den Forschenden angewendet wurde, um Schäden besser erkennen und verfolgen zu können, war die Verwendung von kohlenstoffhaltigen Zusatzstoffen zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit. Als sich jedoch herausstellte, dass das ursprünglich gewählte Material nicht den Gesundheits- und Sicherheitsanforderungen in allen EU-Mitgliedstaaten entsprach, war das Team gezwungen, nach Alternativen zu suchen. „Wir können Gesundheit und Sicherheit nicht der Nachhaltigkeit opfern, denn sie sind zwangsläufig miteinander verbunden“, so Muller. „Dank der engagierten Arbeit der Projektpartner waren wir in der Lage, eine geeignete Alternative zu finden, die uns die benötigten Ergebnisse lieferte.“
Langlebige, umweltfreundliche Betone sollen zur Norm werden
Auf der Grundlage dieser anfänglichen Arbeit wurden im Rahmen des Projekts mehrere Technologien zu EnDurCrete-Betonarten hinzugefügt, einschließlich selbstheilender und selbstüberwachender Funktionen. In ein endgültiges Betonelement zusammengefügt soll die EnDurCrete-Lösung 40 % haltbarer sein als herkömmlicher Beton und gleichzeitig das Erderwärmungspotenzial nahezu halbieren. „Da die Bauindustrie nachhaltigere, haltbarere und umweltfreundlichere Lösungen anstrebt, werden Betone wie die im Rahmen des EnDurCrete-Projekts entwickelten zur Norm werden“, so Muller abschließend. Die EnDurCrete-Lösungen wurden in realen Demonstrationsobjekten wie Tunneln, Häfen und Brücken erprobt, und einige davon werden derzeit kommerziell weiterentwickelt.
Schlüsselbegriffe
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