Zwei Kalkbetonproben, eine mit erhärtetem Zementleim (links) und die andere mit Quarzsand. Beide Rohstoffe sind gängige Bau- und Abbruchabfälle. Bildnachweis: © 2021 Maruyama et al.
Ein neuartiger Beton könnte die Emissionen der Bauindustrie reduzieren. Calciumcarbonatbeton wird aus Betonabfällen und Kohlendioxid aus der Luft oder Industrieabgasen hergestellt. Es ist ein vielversprechender Baustoff der Zukunft, insbesondere dort, wo die natürlichen Ressourcen begrenzt sind.
Die moderne Welt ist aus Beton gebaut. Jedes hohe Gebäude in jeder Stadt auf der Erde verwendet das langlebige und vielseitige Material, um ihm Form und Stärke zu verleihen. Die Betonindustrie ist daher enorm, und das hat ihren Preis: Schätzungen zufolge stammen rund 7 % der weltweiten Kohlendioxidemissionen aus der Herstellung und Verwendung von Zement, dem Hauptbestandteil von Beton. Und ein Großteil dieser 7 % geht auf den notwendigen Einsatz von Calcium zurück, das meist durch Brennen von Kalkstein gewonnen wird.
Ein neuer Weg zur Reduzierung der durch Betonnutzung verursachten Emissionswerte wurde von Professor Ippei Maruyama und C4S (Calcium Carbonate Circulation System for Construction) Projektleiter Professor Takafumi Noguchi, beide von der Fakultät für Architektur der Universität Tokio. Sie haben einen Weg gefunden, Abfallbeton und gebundenes Kohlendioxid zu nehmen und sie in einem neuartigen Verfahren zu einer verwendbaren Form von Beton namens Calciumcarbonatbeton zu kombinieren.
Inspiriert von der Art und Weise, wie sich einige Wasserorganismen im Laufe der Zeit zu Fossilien verhärten, fragte sich Maruyama, ob der gleiche Prozess, der harte Kalziumkarbonatablagerungen aus toter organischer Materie bildet, auf Beton angewendet werden könnte. Kalzium ist für die Reaktion zwischen Zement und Wasser zur Bildung von Beton unerlässlich, und Maruyama sah dies als Gelegenheit, eine weniger kohlenstoffintensive Methode zur Erfüllung derselben Funktion zu untersuchen.
„Unser Konzept besteht darin, Kalzium aus weggeworfenem Beton zu gewinnen, der sonst verschwendet wird“, sagte Maruyama. „Wir kombinieren dies mit Kohlendioxid aus Industrieabgasen oder sogar aus der Luft. Und das bei viel niedrigeren Temperaturen, als sie derzeit zur Gewinnung von Kalzium aus Kalkstein verwendet werden.“
Calciumcarbonat ist ein sehr stabiles Material und somit ein langlebiges Baumaterial. Und die Fähigkeit, große Mengen an Material und Abfall zu recyceln, ist ein großer Vorteil. Allerdings kann Calciumcarbonat-Beton derzeit den herkömmlichen Beton nicht ersetzen. Es ist nicht ganz so stark wie typischer Beton, obwohl dies für einige Bauprojekte, wie z. B. kleine Häuser, kein Problem wäre. Auch bisher wurden nur kleine Blöcke von wenigen Zentimetern Länge hergestellt.
„Es ist aufregend, in diesem Bereich Fortschritte zu erzielen, aber es gibt noch viele Herausforderungen zu bewältigen“, sagte Noguchi. „Neben der Erhöhung der Festigkeits- und Größengrenzen von Calciumcarbonatbeton wäre es noch besser, wenn wir den Energieverbrauch des Produktionsprozesses weiter reduzieren könnten. Wir hoffen jedoch, dass klimaneutraler Calciumcarbonat-Beton in den kommenden Jahrzehnten zum Mainstream-Beton wird und eine der Lösungen für den Klimawandel sein wird.“
Referenz: „Ein neues Konzept für Calciumcarbonatbeton unter Verwendung von Abbruchbeton und CO2“ von Ippei Maruyama, Wataru Kotaka, Bui Ngoc Kien, Ryo Kurihara, Manabu Kanematsu, Hikotsugu Hyodo, Hiroshi Hirao, Ryoma Kitagaki, Masaki Tamura, Masato Tsujino, Satoshi Fujimoto, Takafumi Noguchi, 8. Oktober 2021, Zeitschrift für fortgeschrittene Betontechnologie.
DOI: 10.3151/19.1052
