Abraum- und Abfallstoffe, die beispielsweise beim Abbau von Gestein entstehen, haben ein hohes Potenzial für die Anwendung in der Zementproduktion. (Quelle: Universität Trier)

Betoninstandsetzung

28. September 2022 | Teilen auf:

Ökozement: Mit Abfall CO2-Emissionen reduzieren

In einem Forschungsprojekt in der Großregion Deutschland, Luxemburg, Frankreich, Belgien, an dem auch Geologen der Universität Trier beteiligt waren, wurden vielversprechende Verfahren zur alternativen Zementherstellung entwickelt. Die Projektergebnisse zeigen, dass bergbauliche Abraum- und Abfallstoffe in der Zementherstellung eingesetzt und die CO2-Emissionen so deutlich reduziert werden könnten.

Die Bauindustrie zählt zu den größten CO2-Emittenten. So ist die Zementproduktion für etwa acht Prozent des jährlichen globalen CO2-Ausstoßes verantwortlich. In dem Forschungsprojekt haben Wissenschaftler nach Möglichkeiten gesucht, Zement aus natürlichen Materialien herzustellen. Mit Erfolg: Die in der beschriebenen Region anfallenden großen Mengen bergbaulicher und industrieller Abraum- und Abfallstoffe könnten in der Zementherstellung eingesetzt werden. Dadurch ließen sich konventionelle Primärrohstoffe ersetzen und CO2-Emissionen reduzieren. Darüber hinaus ist diese innovative und umweltfreundliche Alternative auch aus wirtschaftlicher Sicht interessant – sie ist preiswerter.

Zu den Abraum- und Abfallstoffen zählen Kieswäscheschlämme, die beim Kies- und Sandabbau anfallen, daneben aber auch Stäube aus der Quarzitgewinnung und Rückstände aus dem Kalk- und Dolomitabbau. Der konsequente Ersatz von konventionell genutzten Ressourcen durch solche Materialien zur Ökozement-Produktion könnte die hohen CO2-Emissionen der Bauindustrie künftig deutlich reduzieren.

Elf vielversprechende Materialien

In dem von der Universität Luxemburg geleiteten Projekt hat das Fach Geologie der Universität Trier die Aufgabe übernommen, diverse Abfallstoffe aus der Region auf deren Eignung für eine alternative Zementherstellung zu prüfen. Maßgeblich für ihre Eignung für die Zementindustrie sind die spezifischen mineralogischen, chemischen und physikalischen Eigenschaften der untersuchten Abraum- und Abfallstoffe. Zudem müssen sie in einer für die industrielle Anwendung ausreichenden Menge zur Verfügung stehen. Bislang hat die Forschungsgruppe elf vielversprechende Materialen identifiziert, die sich durch eine Reihe von Gemeinsamkeiten auszeichnen, wie zum Beispiel Feinkörnigkeit und einen hohen Anteil an spezifischen Tonmineralen, durch deren Reaktivität eine hohe Festigkeit des Zements erreicht werden kann.

In dem durch das EU-Programm „Interreg (Großregion)“ geförderten Projekt „CO2REDRES“ sind auch die Universitäten Lüttich und Lothringen beteiligt, die aus geeigneten Materialien neue Zementzusammensetzungen und Betonrezepturen entwickeln. Die Universität Lüttich ist mit der Erstellung von Ökobilanzen beauftragt, um die ökologischen Auswirkungen der neuen Zemente und ihrer Produktionsprozesse zu analysieren.

Zwei unterschiedliche Ansätze

Zur Herstellung von Ökozement werden zwei grundlegende Strategien verfolgt: Beim ersten Verfahren, an dem die Universität Luxemburg arbeitet, wird konventionell genutzter Portlandzement teilweise durch Alternativmaterialen ersetzt. Die Ergebnisse zeigen, dass bei einem 20-prozentigen Portlandzement durch gebrannten Ton, der beispielsweise beim Kiesabbau in der Eifel anfällt, sogar höhere Festigkeiten erreicht werden können als bei herkömmlichen Zement. Gleichzeitig reduzieren sich der Energieaufwand und die CO2-Emissionen.

Bei der zweiten Strategie, die Geologen der Universität Trier untersuchen, wird komplett auf Portlandzement verzichtet und auf einen ganzheitlichen Einsatz neuartiger Bindemittel gesetzt. Die Trierer Wissenschaftler forschen hier an sogenannten Geopolymerzementen aus CO2-freien Alternativmaterialien. Die Zementzusammensetzung besteht überwiegend aus gebrannten Tonmineralen, die durch die Zugabe einer Lauge aktiviert werden. Dieses Fertigungsverfahren gestaltet sich komplexer als im Fall von konventionellem Zement, jedoch konnten mit neuen Ökozementrezepturen aus Kieswaschschlämmen Druckfestigkeiten erreicht werden, die ungefähr mit der Last von drei PKW auf einer Fläche von 16 cm² zu vergleichen sind.

Im Vergleich zu Portlandzement ist eine solche Festigkeit als durchschnittlich zu bewerten. Es entstehen jedoch während des Brennens des Alternativmaterials keine CO2-Emissionen, und auch die benötigte Brenntemperatur ist deutlich geringer, was sich positiv auf die Energiebilanz des Ökozements auswirkt. Darüber hinaus zeichnen sich Geopolymerzemente durch einen hohen Widerstand gegen Säure- und Sulfatangriff aus und sie sind besonders hitze- und brandbeständig. Weitere Informationen >>>

zuletzt editiert am 28.09.2022