15 August 2018

Rüben und Möhren für stabilere und umweltfreundlichere Gebäude

Nach Angaben von Ingenieuren ist Wurzelgemüse nicht nur gut für den Körper, denn ihre Fasern könnten auch zu stabileren und umweltfreundlicheren Betonmischungen beitragen

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© Julija Sapic, Shutterstock

Bauprojekte belasten unsere Umwelt in großem Maße, weshalb Interessengruppen aus dem akademischen und industriellen Sektor nach Möglichkeiten suchen, diesen Industriezweig umweltfreundlicher zu gestalten. Das EU-finanzierte Projekt B-SMART wird diese Bemühungen unterstützen, indem es sich auf Beton und die schuldhaftere seiner Zutaten konzentriert: Zement.

Unter der Leitung der Universität Lancaster im Vereinigten Königreich soll untersucht werden, wie aus den Fasern von Wurzelgemüse gewonnene Nanoplättchen Betonmischungen robuster und umweltfreundlicher machen können. Erste Versuche haben bisher gezeigt, dass die Zugabe von Nanoplättchen aus Zuckerrüben oder Möhren die mechanischen Eigenschaften von Beton erheblich verbessert.

Laut Prof. Mohamed Saafi, Forschungsleiter an der Universität Lancaster, werden die neuartigen Zementnanokomposite, die im Rahmen dieses Projekts entwickelt wurden, „durch die Kombination von gewöhnlichem Portlandzement mit Nanoplättchen hergestellt, die aus Wurzelgemüseabfällen der Lebensmittelindustrie gewonnen werden“.

„Die Verbundwerkstoffe sind den heutigen Zementprodukten nicht nur hinsichtlich ihrer mechanischen und mikrostrukturellen Eigenschaften überlegen, sondern benötigen auch kleinere Mengen an Zement“, sagte Prof. Saafi in der auf der Website der Universität veröffentlichten Nachricht. „Dies reduziert den Energieverbrauch und die CO2-Emissionen bei der Zementherstellung erheblich.“

Umweltauswirkungen von Beton unter der Lupe

Die Betonindustrie ist einer der größten CO2-Erzeuger. Hauptverantwortlich dafür ist gewöhnlicher Portlandzement, einer der Hauptbestandteile von Beton. Die Menge an CO2, die bei der Betonherstellung freigesetzt wird, ist direkt proportional zur Menge an Zement, die in der Betonmischung verwendet wird. Derzeit werden für jede produzierte Tonne Zement etwa 900 kg CO2 freigesetzt, was fast 90% der mit der durchschnittlichen Betonmischung verbundenen Emissionen entspricht.

Die kohlenstoffintensive Zementherstellung ist für 8% der gesamten CO2-Emissionen weltweit verantwortlich. Angesichts der jüngsten Entwicklungen wird sich die Zementproduktion in den nächsten 30 Jahren voraussichtlich verdoppeln.

Wie Wurzelgemüse hilft

Standardbeton wird mit Wasser, Zuschlagstoffen (Kies, Gestein oder Sand) und Portlandzement hergestellt. Zement ist das Bindemittel, das den Beton härtet und festigt. Werden jedoch die nanoskaligen Plättchen des Wurzelgemüses der Standardbetonmischung zugegeben, erhöht sich der Anteil an Calciumsilikathydrat – dem Produkt, das für die Festigkeit des Betons verantwortlich ist.

Die Forscher fanden heraus, dass die Zugabe der Nanoplättchen den Beton so stabil macht, dass 40 kg weniger Portlandzement pro Kubikmeter Beton benötigt werden. Dieser Rückgang entspricht 40 kg weniger CO2 bei gleicher Betonmenge. Eine höhere Wurzelgemüsemischung bedeutet folglich, dass weniger Beton in Gebäuden verwendet werden muss, was zu erheblichen Umweltvorteilen führt.

Die pflanzlich angereicherten Betone des Forschungsteams schnitten zudem auch besser ab als andere auf dem Markt erhältliche Zementzusatzstoffe wie Graphen und Kohlenstoffnanoröhren. Außerdem erwiesen sie sich als wesentlich billiger in der Herstellung. Weitere Vorteile waren eine dichtere Mikrostruktur, die zur Vermeidung von Korrosion beiträgt und die Materialien langlebiger macht.

B-SMART (Biomaterials derived from food waste as a green route for the design of eco-friendly, smart and high performance cementitious composites for the next generation multifunctional built infrastructure) wird auch die Möglichkeit untersuchen, bestehende Betonstrukturen mit sehr dünnen Schichten aus pflanzlichen Nanoplättchen zu verstärken.

 

Weitere Informationen

CORDIS-Projektwebsite

Source: CORDIS, Pressemitteilung, 2018-07-19.

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