Beton mit Pflanzenkohle

Betonwerkstoff gelten wegen der mit ihnen verbundenen CO₂-Emissionen als Klimakiller. Am Empa in der Schweiz arbeitet ein Wissenschafter-Team um Mateusz Wyrzykowski daran, herkömmliche Gesteinskörnungen durch Pellets aus Pflanzenkohle zu ersetzen. Auf diese Weise will man in der Lage sein, klimawirksames Kohlendioxid zu binden und CO₂ neutralen Beton zu erzeugen.

Kohlenstoff-Pflanzenkohle in Pellet-Form

Der Bausektor ist wegen der verwendeten Baumaterialien für einen Großteil der menschengemachten Klimaerwärmung verantwortlich. Zahlreiche Technologien zur Reduzierung der Emissionen werden aktuell getestet, um langfristig klimaneutrale Bauwerkstoffe verwenden zu können, ohne auf die herausragenden Verarbeitungsmöglichkeiten von Beton zu verzichten.

In einem Verfahren wird durch einen Verkohlungsprozess von biologischem Material unter Luftabschluss Pflanzenkohle erzeugt, die bestimmte Gesteinskörnungen in Betonmischungen ersetzen kann. Pflanzenkohle besteht zu einem sehr großen Teil aus reinem Kohlenstoff. Zwar gibt es bereits Betonprodukte mit Pflanzenkohle auf dem Markt, doch die Kohle wird oft unbehandelt in den Beton eingebracht, was zu Problemen führen kann.

„Pflanzenkohle ist sehr porös und absorbiert deshalb nicht nur viel Wasser, sondern auch teure Zusatzmittel, die bei der Betonherstellung verwendet werden“, erläutert Empa-Forscher Mateusz Wyrzykowski den Kontext der Entwicklung. Daher schlagen die Wissenschaftler die Verarbeitung in Form von Pellets vor.

Um diese fertigen zu können, verwendet das Forscherteam einen Rotationsmischer. Nach Mischen der Pflanzenkohle mit Wasser und einem Bindemittel erhielten sie kleine Kugeln mit Durchmessern zwischen 4 und 32 Millimetern. Die Pellets nutzten sie zur Herstellung von Normalbeton der Festigkeitsklassen C20/25 bis C30/37, die heute die größte Verbreitung im Hoch- und Tiefbau haben.

Bei einem Anteil von 20 Volumenprozent Kohlenstoffpellets im Beton wurden Netto-Null-Emissionen erreicht. Die gespeicherte Kohlenstoffmenge kompensierte also sämtliche Emissionen, die bei der Produktion der Pellets sowie des Betons anfielen. Bei einem Leichtbeton mit einer Dichte von etwa 1.800 kg/m³ wird das Potenzial noch deutlicher: Ein Anteil von 45 Volumenprozent Pellets führt sogar zu negativen Emissionen von minus 290 kg CO₂/m³.

Weitere Forschungsergebnisse zu negativem Beton am Empa unter: www.empa.ch