TNO entwickelt neuen Ansatz für mehr nachhaltigen Beton

Die Niederlande stehen vor der großen Aufgabe, die CO2-Emissionen drastisch zu reduzieren und gleichzeitig mit der Materialknappheit fertig zu werden. Das Baugewerbe spielt eine wichtige Rolle bei der Erreichung der Klimaziele. Tatsächlich verbraucht der Sektor die Hälfte aller Rohstoffe in unserem Land, ist für 40 Prozent des Energieverbrauchs und ein Drittel der gesamten CO2-Emissionen verantwortlich. Da die Hälfte aller Baumaterialien aus Beton besteht, kann viel gewonnen werden, wenn dieser nachhaltiger gestaltet wird. Zu diesem Zweck hat TNO einen neuen Ansatz und ein neues Instrument entwickelt, das sich insbesondere auf die Verwendung nachhaltigerer Betonsorten und die Wiederverwendung von Sekundärrohstoffen konzentriert. Bisher werden diese Materialien noch nicht in großem Umfang eingesetzt, vor allem weil die Anwendung in Betonstrukturen komplex ist: Einerseits verändert sich der Beton, den wir immer kannten, und andererseits gibt es immer mehr Anforderungen; eine Struktur muss nicht nur sicher und erschwinglich sein, sondern auch nachhaltig und zirkulär.

Ressourcenbasierte Technik mit MIMO

Der neue Ansatz, die Material Driven Multi-criteria Design Optimisation (MIMO), ist ein Designansatz für nachhaltigeren Beton, der dazu beiträgt, optimale Entscheidungen für mehrere Interessengruppen zu treffen: Bauherren, Bauunternehmen, Bauunternehmer, Abbruchunternehmen und Recyclingunternehmen. Der MIMO-Ansatz bildet eine Drehscheibe zwischen Daten, Modellen und intelligenter Optimierungssoftware. Informationen über lokal verfügbare Rohstoffe sind von zentraler Bedeutung: "ressourcenbasiertes Engineering". So werden beispielsweise die Materialeigenschaften von Elementen oder Granulaten aus Betonschutt ermittelt, die Daten. Dabei werden alle Anforderungen berücksichtigt, wie die Minimierung von Umweltbelastung und Kosten, aber auch die Maximierung der Sicherheit - schließlich wollen wir sichere Betonbauwerke. MIMO verarbeitet die Daten dann mit Hilfe von Berechnungsmodellen zu Entwurfsszenarien, die die verschiedenen Anforderungen gleichzeitig optimal und messbar erfüllen. Der Anwender kann nun auf einfache Weise das beste Szenario auf der Grundlage von Anforderungen und Planung abwägen.

Erhebliche CO2-Reduzierung durch optimalen Einsatz von Sekundärstoffen

Jedes Jahr werden etwa 22 Millionen Tonnen steinige Abfälle bei Abbrucharbeiten freigesetzt. Derzeit werden nur 2 Millionen Tonnen davon wiederverwendet, während wir jedes Jahr 33 Millionen neuen Beton herstellen. Nach Einschätzung von TNO kann MIMO dazu beitragen, die Wiederverwendung und das Recycling von Bau- und Abbruchabfällen abzuwägen und zu optimieren. Dieser Strom macht mehr als die Hälfte der heutigen Betonproduktion aus", sagt Siska Valcke von TNO, Expertin für Kreislaufbeton. Bei der Optimierung der Wiederverwendung, auch im Hinblick auf die CO2-Reduzierung, kommen dank MIMO bald zwei Hauptstrategien ins Spiel: Die vollständige Wiederverwendung von Elementen aus bestehenden Betonstrukturen und der Einsatz von zerkleinertem Mauerwerksschutt würden schätzungsweise 0,75 bis sogar 1,25 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr einsparen", erklärt Valcke.

Mehr Informationen für den Sektor nutzbar machen

MIMO knüpft an Initiativen an, die der Sektor bereits entwickelt, wie z. B. neue Betonsorten mit weniger Zement, schlankere Bauweise und demontierbares Bauen. Die Parteien können verschiedene Strategien für Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft gegeneinander abwägen und optimal kombinieren. Der neue Ansatz wird nun als Instrument in begrenztem Umfang getestet. Er zeigt die Vorteile für die beteiligten Parteien, wenn der Ansatz in verschiedenen Phasen der Entscheidungsfindung und Planung eingesetzt wird. Bauunternehmen können die Fähigkeiten und Daten von Zulieferern, Abbruchunternehmen und Recyclern frühzeitig in ihre Planung einbeziehen, um eine optimale Lösung zu finden. Bauherren erhalten Einblick in Lösungen, die ihre Anforderungen messbar erfüllen und die sie transparent vergleichen können. Bauunternehmer und Abbruchunternehmen erhalten einen messbaren Einblick in die Kosten und Vorteile einer intelligenten Demontage und Lagerung von Materialien.

Grundstein gelegt

MIMO ist so angelegt, dass neue Planungsfragen, Anforderungen, Daten und Modelle hinzugefügt und miteinander verknüpft werden können, so dass es Schritt für Schritt breiter genutzt werden kann. Siska Valcke: "Unser Ansatz ist am wertvollsten, wenn die Zusammenarbeit im Betonsektor wächst: Unternehmen, Regierungen und Wissenseinrichtungen. Dann kann MIMO ein Wegbereiter für den Übergang zu nachhaltigerem Beton sein, der die gesamte Kette umfasst. Der Grundstein ist gelegt, und von hier aus können wir gemeinsam mit dem Sektor den Übergang zu einer groß angelegten ressourcenbasierten Technik hin zu nachhaltigerem Beton vollziehen.

TNO wird 14. Juni 2022 am Tag des Betons Präsentation des Konzepts.