Nachhaltig erzeugte Beton-Mixturen aus mineralischen Rest- und Abfallstoffen könnten künftig zementbasierten Beton ersetzen – insbesondere in korrosionsanfälligen Anwendungsumgebungen wie Abwassersystemen, Bioabfallanlagen oder Tunneldrainagen. Cyrill Grengg vom Institut für Angewandte Geowissenschaften der TU Graz sagt: Dieses Ziel ist erreichbar – und vor allem ökonomisch wie ökologisch sinnvoll.
Cyrill Grengg leitet das Anfang März eröffnete »Christian Doppler Labor für reststoffbasierte Geopolymer Baustoffe in der CO2-neutralen Kreislaufwirtschaft« an der TU Graz. Gemeinsam mit acht Partnern aus der Industrie* wird er nun sieben Jahre lang das Potenzial von Bauschutt, Schlacke, Hüttenschotter, Mineralwolle oder auch Asche für die Herstellung von umweltverträglicherem und resistenterem Beton erforschen.
Größter öffentlicher Fördergeber des CD-Labors ist das Bundesministerium für Arbeit und Wirtschaft (BMAW). „Die Vielzahl der beteiligten Unternehmen aus verschiedenen Branchen zeigt das große Interesse an höherer Ressourceneffizienz und Nachhaltigkeit“, so der österreichische Arbeits- und Wirtschaftsminister Martin Kocher. „Baumaterial aus Rest- und Abfallstoffen bringt nicht nur wirtschaftliche Vorteile, sondern trägt auch zur Entlastung der Umwelt bei. Das hier erforschte Know-How kann die Basis für viele weitere Innovationen sein.“
Weniger Zement, Ressourcen und Korrosion
Anorganische industrielle Sekundärrohstoffe wie Schlacken und Aschen sowie Reststoffe – z.B. Mineralwollen und tonreiche Abbruchmaterialien – werden im CD-Labor weiterverarbeitet und je nach Bedarf und Verwendungszweck mit kohlenstoffreichen Abfallstoffen – darunter (Alt)Öle, Biomasse Reststoffe oder organische Fasern – kombiniert.
Das so entstandene Geopolymer ist eine Alternative zu zementbasiertem Beton: Es bietet vergleichbare Materialeigenschaften, hat eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen viele Arten der Korrosion und führt zu weniger Ressourcenverbrauch (durch Recycling bisher deponierter Rest- und Abfallstoffe).
„Chemisch gesehen ist das Geopolymer etwas völlig anderes als Portlandzement, die physikalischen Eigenschaften sind aber sehr ähnlich oder zum Teil sogar besser“, sagt Cyrill Grengg, der vor allem in der wesentlich höheren Resistenz gegen Korrosion großes Potenzial in Geopolymeren sieht.
Portlandzement ist im modernen Baugewerbe das mit Abstand meistverwendete Bindemittel. Allerdings ist er anfällig für Korrosion durch Wind, Wetter und andere Umwelteinflüsse – z.B. bio-)chemisch aggressives Abwasser aus Abwassersystemen und Kläranlagen. Das führt zu Sicherheitsproblemen und zu hohen Ausgaben für die Instandhaltung von Bauwerken: Weltweit werden durch Korrosion verursachte Kosten auf 2,5 Billionen US-Dollar (oder ca. 3,4 Prozent des globalen Bruttoinlandsprodukts) geschätzt. Große Anteile davon beziehen sich auf den Baustoff Beton.
Von den Deponien in die Kreislaufwirtschaft
Zugleich ist die Herstellung von Baumaterialien für etwa neun Prozent aller weltweit erzeugten Treibhausgasemissionen verantwortlich. Und der derzeitige Umgang mit Rest- und Abfallstoffen – etwa aus Bauvorhaben – weist noch großes Potenzial in Bezug auf die Kreislauffähigkeit auf: Jährlich fallen 54 Millionen Tonnen mineralische Abfälle an – das sind 76 Prozent des gesamten Abfallvolumens. Davon werden fast 60 Prozent deponiert, wodurch wertvolle Ressourcen und große Flächen verloren gehen.
„Die im CD-Labor verwendeten Rest- und Abfallprodukte werden heute Großteils deponiert, nur ein kleiner Teil wird recycelt. Wir wollen diese Stoffe weg von den Deponien holen und in eine CO2-neutrale Kreislaufwirtschaft einbinden“, so Cyrill Grengg.
*Industriepartner: voestalpine Stahl Donawitz GmbH, Stahl- und Walzwerk Marienhütte GmbH, brantner green solutions GmbH, Initiative Ziegel, Forschungsverein Stein- und keramischen Industrie, CharLine GmbH, Kirchdorfer Fertigteilholding GmbH, MM-Kanal- Rohr- Sanierung GmbH und die Gemeinschaft steirischer Abwasserentsorger (inklusive Linz AG und AWV Wiener Neustadt).
Das elfköpfige Team des CD-Labors besteht neben Laborleiter Cyrill Grengg aus Florian Mittermayr, Sara Raič, Florian Steindl, Stefanie Radinger, Bettina Ratz, Ognjen Rudić, Delara Etezad, Sylvia Perchthold, Iris Zögl und Jürgen Liederer.
