Beim Brennen von Karbonatgesteinen, dem Hauptbestandteil des herkömmlichen Portlandzements, werden große Mengen CO₂ freigesetzt. Die Zementherstellung verursacht circa acht Prozent der globalen CO₂-Emissionen. Ein gerade gestartetes Forschungsprojekt, zu dem auch die Universität Trier gehört, ist auf der Suche nach ökologischen Alternativen für die Bauindustrie. Die Idee der Forschenden: CO₂-arme industrielle Abfallstoffe in der Zementherstellung zu nutzen. Erste Ergebnisse zeigen bereits, dass der Alternativzement eine breite Anwendung im Baugewerbe finden könnte.
„Die Bauindustrie fragt nach immer leistungsstärkeren und effizienteren Baumaterialien. Gleichzeitig steigen Baukosten durch höhere Energiekosten. Wenn bei der Herstellung von Alternativzement weniger Energie benötigt wird, profitieren beispielsweise auch Privatpersonen von geringeren Kosten beim Hausbau“, sagt Dr. Karlis Kukemilks, Geologe an der Universität Trier.
Das von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) geförderte Projekt der Universität Trier, das von mehreren Partnern unterstützt wird, setzt auf bergbauliche Abfälle und industrielle Rohstoffe aus der Region, die zurzeit ungenutzt bleiben. In den nächsten zwei Jahren wollen die Forschenden tonhaltige Schlämme aus dem Kies- und Sandabbau sowie Stäube aus der Quarzitgewinnung als alternative Bindemittel in der Zementherstellung erproben.
Die Verwertung tonhaltiger Schlämme und silikatreicher Stäube kann unterschiedlich erfolgen. Einerseits kann Ton mit wenig Bearbeitung im Lehmbau eingesetzt werden, wobei die Lehmbauten vor Feuchtigkeit geschützt werden müssen. Andererseits kann gebrannter Ton als Ersatz für konventionellen Portlandzement dienen. Zudem werden neuartige Geopolymerrezepturen erforscht, bei denen gebrannte Tone durch Zugabe einer Lauge oder Wasserglas aktiviert werden.
Die verwendeten Kieswaschschlämme, ein Nebenprodukt der Kies- und Sandaufbereitung, sowie silikatreiche Stäube werden als Ausgangsmaterialien für Geopolymere genutzt. Geopolymere sind anorganische Polymere, die durch eine chemische Reaktion zwischen einem Aluminosilikatmaterial und einem alkalischen Aktivator gebildet werden. Sie gelten als nachhaltige Alternative zu herkömmlichem Portlandzement. Forschungen zeigen, dass Geopolymere nicht nur Portlandzement ersetzen können, sondern auch in bestimmten Anwendungen Keramik und Metalle.
Geopolymerzement bietet zahlreiche Vorteile, darunter erhöhte Säure- und Hitzebeständigkeit, gewisse Elastizität und eine glänzende Textur. Während des Verarbeitungsprozesses entstehen keine CO₂-Emissionen und die benötigte Brenntemperatur ist deutlich geringer als bei Portlandzement. Geopolymerzement findet verschiedene Anwendungen, beispielsweise für Rohre, Wannen, hitzebeständige Ziegel, Beschichtungen zum Schutz von Holz- und Metallbauten, Kamine, Öfen und als Metallersatz wie Gusseisen, Schmuck und in der Innenarchitektur.
„Diese umweltfreundliche Alternative zur konventionellen Zementherstellung bietet ein großes Potenzial für die Region, aber auch weltweit. Nicht nur im Baugewerbe, sondern auch in vielen anderen Gebieten könnte es Anwendungsmöglichkeiten geben. Innerhalb unseres Projekts kooperieren wir mit zahlreichen Unternehmen, insbesondere kleinen und mittelständischen. An Materialien und Verfahren interessierte Unternehmen können sich gerne bei uns melden“, sagt der Trierer Geologe Karlis Kukemilks.
