CO2-Fußabdruck von Beton: 5 alternative Materialinnovationen: DesignWanted

Nitika Choraria

Nitika ist eine Designautorin, die ihren Abschluss in Digital Management am Istituto Marangoni Milano gemacht hat. Für sie ist Design ein grenzenloses Medium der Selbstdarstellung, das eine Balance zwischen Funktionalität und Ästhetik verkörpert.

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Global Cement and Concrete Association (GCCA)

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Heute, da die Welt und insbesondere die Global Cement and Concrete Association (GCCA) darum kämpfen, bis 2050 Netto-Null-Emissionen zu erreichen, um die schlimmsten Auswirkungen des Klimawandels zu vermeiden, arbeiten Forscher daran, Beton, eines der umweltschädlichsten Materialien, zu dekarbonisieren in der Welt.

Wussten Sie, dass der Hauptbestandteil von Beton, Zement, derzeit etwa acht Prozent der globalen Kohlenstoffemissionen verursacht?

Von der Verwendung von algengewachsenem Kalkstein bis hin zu Olivin – es entstehen immer mehr vielseitige Materialinnovationen, um den CO2-Fußabdruck von Beton zu verbessern.

Scrollen Sie, um unsere Zusammenfassung der fünf innovativsten Materialien zu entdecken.Alternative zu Beton und Zement!

Um den neuen Flügel des Design Museum Gent zu gestalten, arbeiten die Architekturbüros Carmody Groarke und TRANS Architectuur Stedenbouw mit Materialforschern zusammen, um einen Ziegelstein zu entwickeln, der aus lokalen Bauabfällen hergestellt wird.

CO2-arm – der Gent Waste Brick wurde gemeinsam mit dem Kreislaufwirtschaftsspezialisten Local Works Studio und dem Materialhersteller BC Materials entwickelt.

Es besteht zu 63 Prozent aus recyceltem Siedlungsabfall aus Gent, der in einem örtlichen Recyclingzentrum für Abbruchbeton und -glas gesammelt wird.

Diese recycelten Materialien werden weiter mit Lommelzand-Sand aus der belgischen Gemeinde Lommel vermischt und mit hydraulischem Kalk und gemahlenem Calciumcarbonat miteinander verbunden.

Um den Energiebedarf für ihre Herstellung zu reduzieren, werden diese Ziegel zwei Wochen lang in einer feuchten Umgebung ausgehärtet und an der Luft trocknen gelassen, anstatt gebrannt zu werden.

Seine Festigkeit erhält das Material durch den Prozess der Mineralkarbonisierung, bei dem das Kalziumkarbonat im Ziegel mit Kohlendioxid in der Umgebungsluft reagiert.

„Dieser Prozess, gepaart mit der Verwendung von recycelten Verbundwerkstoffen, führt zu einem Ziegel mit 0,17 Kilogramm CO2e pro Kilogramm!“ sagt das Studio.

Ein nachhaltiger Baustein, der ungebrannt und zu 90 Prozent aus Bauabfällen hergestellt wird – das schottische Startup Kenoteq bringt K-Briq auf den Markt.

Er erzeugt bei seinem Herstellungsprozess weniger als ein Zehntel der Kohlenstoffemissionen als ein normaler Ziegelstein – er wurde von der Ingenieurprofessorin Gabriela Medero an der Heriot-Watt-Universität in Edinburgh erfunden.

„Ich habe viele Jahre mit der Erforschung von Baumaterialien verbracht und war besorgt darüber, dass moderne Bautechniken Rohstoffe nutzen, ohne zu berücksichtigen, dass sie zu den größten Verursachern von CO2-Emissionen gehören – die Menge an Abfall, die sie produzieren, ist auf lange Sicht nicht nachhaltig!“ sagt Medero.

Andererseits sieht K-Briq aus wie ein normaler Ziegel und wiegt das gleiche, bietet aber bessere Isoliereigenschaften und kann in jeder Farbe hergestellt werden.

Kenoteq spart nicht nur Energie im Herstellungsprozess, sondern reduziert auch Emissionen, indem es die Ziegel vor Ort produziert.

Derzeit werden bis zu 85 Prozent der in Schottland verwendeten Ziegel aus England oder Europa importiert, was auf lange Sicht nicht nachhaltig ist.

Kenoteq stellt seine Ziegel vor Ort bei Hamilton's Waste and Recycling in Edinburgh her und minimiert dabei den Transportaufwand.

Das britische Start-up Seratech wurde von den Doktoranden Sam Draper und Barney Shanks gegründet, um ihre Forschung am Imperial College London zu kommerzialisieren. Es entwickelt eine Möglichkeit, klimaneutralen Beton herzustellen.

Dabei werden bis zu 40 Prozent des Zementgehalts durch eine Art Kieselsäure ersetzt, die aus aufgefangenen Industrieabgasen und dem kohlenstoffabsorbierenden Mineral Olivin hergestellt wird.

Durch die Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (Carbon Capture and Storage, CCS) zur Herstellung des Ersatzmaterials wird mehr Kohlenstoff im Beton gespeichert, als bei der Zementproduktion emittiert wird – was ihn insgesamt klimaneutral macht.

Die für ihre Technologie benötigten Rohstoffe – Kohlendioxid aus der Industrie und Olivin, ein Magnesium-Eisen-Silikat – sind kostengünstig und leicht zu skalieren und sind rund um den Globus reichlich vorhanden.

„Der Zementersatz lässt sich nahtlos in bestehende Produktionsprozesse integrieren, da Olivin ein reichlich vorhandener Stoff ist – im Gegensatz zu anderen Ersatzstoffen wie gemahlener granulierter Hochofenschlacke (GGBS)“, sagt Seratech.

Wenn jedoch die Emissionen der Industrie eines Tages so weit gesenkt werden, dass kein ausreichender Vorrat mehr vorhanden ist, könnte Seratech stattdessen eine erschwingliche Direct-Air-Capture-Technologie einsetzen, die der Atmosphäre Kohlendioxid entzieht.

Mit einem experimentelleren Ansatz entwickeln Forscher der University of Colorado Boulder eine Möglichkeit, Algen zur Herstellung von kohlenstoffneutralem oder sogar kohlenstoffnegativem Beton zu nutzen.

Anstatt Kalkstein zu verwenden, der aus der Erde abgebaut wurde, haben sie einen Weg gefunden, Zement unter Verwendung von Kalkstein herzustellen, der von Algen durch Photosynthese gebildet wurde.

Aus diesem biogenen Kalkstein hergestellter Beton ist insgesamt klimaneutral – das Kohlendioxid, das bei der Verbrennung zu Zement in die Atmosphäre freigesetzt wird, entspricht der Menge an Kohlendioxid, die die Mikroalgen während ihres Wachstums aus der Atmosphäre aufgenommen haben.

Darüber hinaus kann der Zement zusätzlich kohlenstoffnegativ gemacht werden – das heißt, er bindet mehr Kohlendioxid als er ausstößt –, wenn der zusätzliche gemahlene Kalkstein, der der Mischung normalerweise als Füllmaterial zugesetzt wird, ebenfalls durch die aus Algen gewachsene Alternative ersetzt wird.

Da er nicht verbrannt wird, bleibt der Kohlenstoff in diesem Teil des Kalksteins im Beton gespeichert.

„Dadurch würden pro Jahr zwei Gigatonnen Kohlendioxid eingespart, die nicht in die Atmosphäre gepumpt werden, und möglicherweise weitere 250 Millionen Tonnen gebunden!“ sagen die Forscher der University of Colorado Boulder.

Um den aus Algen gewachsenen Kalkstein auf den Markt zu bringen, hat Wil Srubar (Hauptforscher und Leiter des Living Materials Laboratory der CU Boulder) ein Start-up namens Minus Materials mitgegründet.

Das südkoreanische Designstudio Newtab-22 verwendet Muschelabfälle aus der Meeresfrüchte- und Aquakulturindustrie, um ein nachhaltiges Material herzustellen, das Beton ähnelt – Sea Stone.

Es entstand aus dem Bestreben von Newtab-22, dazu beizutragen, das Abfallproblem in der Fischindustrie zu lindern, das dazu führt, dass jedes Jahr sieben Millionen Tonnen Muscheln weggeworfen werden.

Das Material mit seiner Terrazzo-Ästhetik wird durch Zermahlen von Schalen hergestellt, die auf der Mülldeponie landen sollen, bevor sie mit natürlichen, ungiftigen Bindemitteln kombiniert werden.

Anschließend werden sie in eine Form gegeben und dort zu betonähnlichen Stücken erstarren gelassen.

Dies führt zu Variationen in der Größe, Textur und Farbe der Muschelfragmente und bedeutet, dass jedes Stück Seestein ein Unikat ist.

Darüber hinaus können Unterschiede durch veränderte Mengen an Schalen und Bindemitteln oder durch die Zugabe von Farbstoffen entstehen.

Die Methode wird manuell durchgeführt, um den Einsatz von Wärme, Strom und chemischen Behandlungen zu vermeiden und sicherzustellen, dass der Prozess so nachhaltig und erschwinglich wie möglich ist.

„Seestein könnte eine nachhaltige Alternative zu Beton bei der Gestaltung kleiner Produkte werden, da die beiden Materialien ähnliche Eigenschaften haben – Muscheln sind reich an Kalziumkarbonat, auch bekannt als Kalkstein, der zur Herstellung von Zement, einem Hauptbestandteil von Beton, verwendet wird.“ !“ sagt Newtab-22.

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