Was gestern Abfall war, ersetzt heute Zement
Wer einen Tunnel gräbt, produziert nebenbei Millionen Tonnen Boden und Fels, die bislang meist ungenutzt auf Deponien landen. Ein neues Forschungsprojekt der TH Köln will genau das ändern und aus diesem Aushub einen klimafreundlichen Ersatz für Zement gewinnen. Gelingt der Durchbruch, verwandelt sich ein Entsorgungsproblem in einen wertvollen Rohstoff. Die ersten Ergebnisse eines Vorgängerprojekts machen bereits Hoffnung.
Unter dem Namen Geo-BAB untersucht ein interdisziplinäres Konsortium, wie sich tonmineralhaltiges Material aus dem Tunnelbau durch thermische Behandlung und chemische Aktivierung als CO2-arme Alternative zu Zement nutzen lässt. Gefördert wird das zweijährige Verbundprojekt von der Bundesanstalt für Straßen- und Verkehrswesen mit rund 650’000 Euro im Innovationsprogramm Straße.
Wie aus Ton ein Bindemittel wird
Im Zentrum steht die Kalzinierung, ein Verfahren, bei dem das tonhaltige Material getrocknet, fein gemahlen und anschliessend erhitzt wird. Durch diese thermische Behandlung verändert sich die Kristallstruktur der Tonminerale, sie entwickeln puzzolanische Eigenschaften und können mit Kalk reagieren, eine Grundvoraussetzung, um Zementklinker teilweise zu ersetzen. Parallel erforscht das Team einen zweiten, radikaleren Ansatz, komplett zementfreie Bindemittel, bei denen Aktivatoren wie Wasserglas die Festigkeit auslösen.
Warum das für das Klima zählt
Der Handlungsdruck ist gross. Zement ist für bis zu 91 Prozent des CO2-Fussabdrucks von Beton verantwortlich und weltweit für rund 8 Prozent der menschgemachten CO2-Emissionen, viermal so viel wie der gesamte globale Flugverkehr. Jeder Anteil, der durch kalzinierten Ton ersetzt werden kann, wirkt sich deshalb direkt auf die Klimabilanz von Bauprojekten aus.
Ein Vorgängerprojekt liefert den Beweis
Dass der Ansatz funktioniert, zeigte bereits das abgeschlossene Projekt TOFFEE, ebenfalls unter Leitung der TH Köln. Bei einer 10-prozentigen Substitution von Zement durch calcinierte Tone erreichte der Beton vergleichbare Festigkeitswerte wie herkömmlicher Beton, selbst bei bis zu 40 Prozent Ersatz blieb die Druckfestigkeit praxistauglich. Diese Resultate liefern die wissenschaftliche Basis, auf der Geo-BAB nun aufbaut.
Die Praxis zieht bereits nach
Andere Bauprojekte experimentieren längst mit ähnlichen Ideen. Beim Fildertunnel im Rahmen von Stuttgart 21 hat die Porr AG gemeinsam mit MC-Bauchemie einen praktisch zementfreien Ringspaltmörtel entwickelt, der Hüttensand und Flugasche statt Zement verwendet und mittlerweile patentiert ist. In Niederösterreich läuft zudem ein Praxistest mit einem Eco-Beton, der bei der Herstellung ein Viertel weniger CO2 verursacht als Standardbeton. Diese Beispiele zeigen, dass der Wandel vom Abfallprodukt zum Wertstoff im Tunnelbau bereits begonnen hat.