Beton für die Zukunft: grüner, stärker und wirtschaftlicher

Die CO₂-Emissionen aus Beton können um 25 bis 65% gesenkt werden. Zu diesem Schluss kommt Maarten Meek in seiner Masterarbeit an der TU Delft. Die CO₂-Emissionen können sogar auf verschiedene Weise gesenkt werden. Die Kunst besteht darin, die beste Zusammensetzung für konstruktiven, umweltfreundlichen Geopolymerbeton zu finden.

Als Maarten Meek, Bauingenieur bei Van Rossum Raadgevende Ingenieurs, 2019 seine Masterarbeit an der TU Delft schrieb, war die Suche nach nachhaltigem Beton bereits in vollem Gange. Man war der Meinung, dass vor allem der umweltschädliche Bestandteil - Zement - durch eine umweltfreundliche Variante ersetzt werden müsse. Interessanterweise entdeckte Meek bei seiner Literaturrecherche, dass - abgesehen vom CO₂-Reduzierung - können noch weitere Gewinne erzielt werden. Zum Beispiel könnte der "grüne" Geopolymerbeton einfach günstiger sein, da er weniger Beton und weniger Bewehrung erfordert. "Dann schlägt man drei Fliegen mit einer Klappe", sagt er.

Messung der Schüttelgröße, die die Konsistenz des Betonmörtels bestimmt.

Traditioneller versus grüner Beton

Für die Laien unter uns gibt Meek eine kurze Erklärung: "Herkömmlicher Beton wird durch Mischen einer Mischung aus Sand und Kies mit Wasser und Zement hergestellt, wobei der umweltschädliche Zement die notwendigen Bestandteile bindet und härtet. Zu den Stoffen, die die Aufgabe des Zements übernehmen können - auch Vorprodukte genannt - gehören Flugasche und Hochofenschlacke. Diese Nebenprodukte aus anderen Industriezweigen werden in den Niederlanden ebenfalls häufig zur Herstellung von Beton verwendet. Bei Geopolymerbeton wird anstelle von Zement ein Vorprodukt verwendet, das in Verbindung mit einem alkalischen Aktivator für Bindung und Aushärtung sorgt. Die alkalischen Aktivatoren sind ebenfalls umweltschädlich, hinterlassen aber dennoch einen erheblichen CO₂-Reduzierung gesehen."

Ein geopoylierter Betonwürfel, der auf dem Druckprüfstand getestet wurde.

Lange Lebensdauer

Bei seinen Nachforschungen fand Meek heraus, dass Geopolymerbeton in Russland schon seit über 70 Jahren verwendet wird. Wegen des Mangels an Portlandzement wurden hier Betonkunstwerke wie Brunnen aus einem Betontyp hergestellt, der fast dem Geopolymerbeton gleicht und hervorragende Eigenschaften hat. "Da diese Art von Beton hier seit 70 Jahren verwendet wird, war es relativ einfach, seine Haltbarkeit zu erforschen", sagt Meek. "Es wurde festgestellt, dass Kunstwerke aus Geopolymerbeton im Vergleich zu gleichaltrigen Objekten aus Zementbeton immer noch hervorragend aussahen, während der Beton anderer Objekte sich bereits verschlechterte."

ir. M.E. (Maarten) Meek.

Normung

In Australien ist die Suche nach nachhaltigem Beton ein heißes Thema. Die Australier verwenden bereits einen strukturellen Geopolymerbeton namens Earth Friendly Concrete. Meek: "Australien ist in diesem Bereich ein Vorreiter. Es sieht im Zement einen echten Übeltäter. Aus diesem Grund werden hier jetzt Normen für neue Betonsorten festgelegt. Das ist ein großer Schritt nach vorn."

Alternative mit Potenzial

Meek kommt in seinen Untersuchungen zu dem Schluss, dass vieles möglich ist. Schließlich gibt es viele verschiedene Vorstufen und alkalische Aktivatoren, die in nahezu unbegrenztem Verhältnis eingesetzt werden können. "Die Zusammensetzungen führen zu mehr oder weniger günstigen Eigenschaften. Das CO₂-Emissionen können wir leider nicht rückgängig machen, aber es gibt sicherlich Alternativen zu Portlandzement, und Geopolymerbeton ist eine mit Potenzial. Wir müssen durch viel Forschung die beste Alternative herausfinden.