Mineral Construction Materials – im Kampf gegen den CO2-Ausstoß in der Baubranche

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Die neugegründete Professur für Mineral Construction Materials unter der Leitung von Prof. Dr. Alisa Machner möchte die CO2-Emissionen der Zement- und Betonindustrie senken. Dafür wird an einem Verfahren gearbeitet, kalkarme Zemente unter Verwendung von recyceltem Betonabbruch herzustellen und darüber hinaus in der Herstellung von Betonpflastersteinen CO2 dauerhaft einzubinden.

Elena Woydich arbeitet mit der CO2-Kammer Bild: Tobias Hase/TUM
Prof. Alisa Machner und Elena Woydich werten die Daten aus Bild: Tobias Hase/TUM
Prof. Alisa Machner
Prof. Alisa Machner erforscht die fundamentalen Mechanismen der Hydratation und der Dauerhaftigkeit mineralischer Bindemittel. Bild: Tobias Hase/TUM

Nachhaltiges Wirtschaften ist ein Grundsatz der Zementindustrie. Zentrale Aufgaben dieser energieintensiven Branche sind hierbei die Optimierung der CO 2 -Bilanz und die Steigerung der Energieeffizienz. Noch emittiert die Zementindustrie ca. fünf bis zehn Prozent der globalen anthropogenen CO2 -Emissionen (VDZ-Studie Dekarbonisierung Zement Beton 2020). Der Herausforderung, diese Situation zu verbessern, stellt sich die Professur für Mineral Construction Materials der TU München als Partner in einem vom BMBF geförderten Forschungsprojekt. Prof. Dr. Alisa Machner leitet seit rund eineinhalb Jahren die Professur und hat es sich zur Aufgabe gemacht, die Entwicklung von klimafreundlichen Zementen voranzutreiben. Gemeinsam mit Dr. Harald Hilbig, Elena Woydich und den Projektpartnern aus Industrie und Forschung wird an einem Verfahren geforscht, CO2 langfristig in Betonpflastersteinen zu binden.

Was ist Beton?
Beton ist aus unserem Alltag nicht wegzudenken – in nahezu jedem Bauwerkist Beton verbaut. Aber was ist Beton eigentlich? Beton besteht aus Gesteinskörnung, Wasser und Zement. Zement ist der wichtigste Bestandteil, denn dieser erhärtet durch Reaktion mit Wasser und verleiht dem Beton seine Festigkeit. Die Herstellung von Zement ist komplex, denn Zement wird zunächst aus Ton- und kalkhaltigem Gestein bei einer Temperatur von 1450° C zu einem sogenannten Zementklinker gebrannt. Bei dem Brennprozess von kalkhaltigem Gestein wird eine chemische Reaktion hervorgerufen, die CO2 freisetzt. Damit Beton klimaneutral werden kann, müssen die Emissionen bei der Zementklinkerherstellung reduziert werden. Genau an diesem Punkt setzt das Team von Prof. Dr. Alisa Machner an. Forschen an der Professur für Mineral Construction Materials.

Forschen an der Professur für Mineral Construction Materials
Gemeinsam mit Kooperationspartnern aus Forschung und Industrie sollen im Projekt „K4 – Kohlendioxidreduktion durch kalkarme Klinker und Karbonatisierungshärtung“ kalkarme Zemente aus recyceltem Betonabbruch (RCP) hergestellt werden. Im Gegensatz zu der Herstellung herkömmlicher Zementklinker werden somit die CO2-Emission während des Brennprozesses gemindert. Im Anschluss wird dieser Zement für die Herstellung der Betonpflastersteine genutzt. Mit der sogenannten Karbonatisierungshärtung reagiert der Zement nicht
ausschließlich mit Wasser, sondern härtet über die Reaktion mit CO2 aus. Mittels dieser neuartigen Erhärtungsreaktion können die CO2 -Emissionen der Betonpflastersteine reduziert werden, denn diese Methode führt dazu, dass das ausgestoßene CO2 genutzt wird, anstatt in die Atmosphäre emittiert zu werden. Mit dem Ziel und der wegweisenden Forschung der Professur für Mineral Construction Materials sollen in Zukunft Betonpflastersteine aus CO2-neutralem Beton hergestellt werden können.

Quelle: https://www.explore.tum.de/fileadmin/w00bje/www/Onlinemagazin/Onlinemagazin_ExploreTUM_2022.pdf  (available in German language only)

Profil Prof. Alisa Machner: https://www.mae.ed.tum.de/cbm/ueber-uns/geschaeftsleitung/institutsleitung/machner-alisa/