Beton als Kohlenstoffspeicher

Die Zementindustrie zählt zu einem der größten industriellen Emittenten von klimaschädlichem Kohlendioxid. Die Jahresproduktion von etwa 4,5 Milliarden Tonnen Zement weltweit verursacht rund 2,7 Milliarden Tonnen des Klimagases, und damit etwa die Hälfte der durch den weltweiten Verkehr ausgestoßenen CO₂-Emissionen. Grund genug gegenzusteuern und alternative Bindemittel zu entwickeln.

CO₂-negative Betone mit Zement auf Basis von Magnesiumcarbonaten

Zementforscher der ETH Zürich versuchen unter Verwendung von einem Bindemittel auf Basis von Magnesiumcarbonat, nicht nur Kohlendioxid zu reduzieren sondern es zu binden und Beton als Kohlenstoffspeicher herzustellen. Dabei geht das Bindemittel auf das Mineral Olivin zurück, das beispielsweise in Norwegen in großen Mengen verfügbar ist.

Vereinfacht gesagt, wird aus dem Magnesiumsilicat Magnesiumoxid gewonnen und mit Wasser und Kohlendioxid zu Zement verarbeitet. Gesamtheitlich bilanziert, würde unter dem Strich mehr CO₂ gebunden als emittiert. Ein perfekter Kohlenstoffspeicher für Bauwerke würde entstehen.

Zur Erforschung des Werkstoffs und der Herstellungsmethoden erhält die Empa im Forschungsprojekt „Low Carbon Magnesium-Based Binders“ unter Leitung von Barbara Lothenbach vom Schweizerischen Nationalfond eine Fördersumme von 2,2 Millionen Franken.

In Kooperation mit Wissenschaftlern der finnischen Universität Oulu, wollen die empa-Forscher vor allem die molekularen Prozesse bei der Aushärtung untersuchen. Dabei sollen insbesondere die Einflussfaktoren wie Temperatur, pH-Wert und verschiedene Reaktionsbeschleuniger näher betrachtet werden.

Die physikalischen und chemischen Vorgänge bei der Aushärtung sollen simuliert werden, um eine belastbare Vorhersage der Materialeigenschaften unter den verschiedensten Umgebungsbedingungen treffen zu können.

Für Betonfertigteile soll die Härtung mit CO₂ unter erhöhtem Gasdruck berücksichtigt werden. Die Härtung mit Wasser unter Umgebungsbedingungen soll primär für Baustellen nutzbar sein.

Die Empa-Experten erhoffen sich von dem 2023 beginnenden Projekt die Entwicklung von Rezepturen für robuste Betone, die möglichst viel CO₂ binden können. Die Untersuchungen sind auf fünf Jahre angelegt.

www.empa.ch