Viele Ideen für die Grundlagenforschung zu nachhaltigem Beton stammen aus deutsch-afrikanischen Kooperationen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der BAM (Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung) erforschen inwieweit pflanzliche Stoffe als Rohstoffe für chemische oder mineralische Zusatzstoffe von Beton infrage kommen. Im Fokus sind dabei vor allem Reststoffe aus der Landwirtschaft.

Die Herstellung von Beton braucht viel Energie

Und sie verursacht viel klimaschädliches Kohlendioxid, weil die Herstellung von Zementklinker bei hohen Temperaturen erfolgt und die chemische Reaktion mit hohen Kohlendioxidemissionen verbunden ist.

Zementklinker ist ein wesentlicher Bestandteil von Zement, der im Beton als Bindemittel eingesetzt wird. Daher ist die Reduktion von Zementklinker ein Ansatzpunkt bei der Suche nach nachhaltigem Beton: Welche biobasierten Stoffe helfen, den Klinker zu ersetzen oder wirksamer zu verwenden? Und zwar so, dass wichtige Eigenschaften des Betons wie das Fließverhalten, die Festigkeit oder die Dauerhaftigkeit bestehen bleiben?

Nachwachsende Rohstoffe für die Bauwirtschaft: Kokosfasern, Akaziensaft oder Cassava-Schalen

„Wir experimentieren unter anderem mit Kokosfasern, Akaziensaft oder Cassava-Schalen und prüfen, wie belastbar der Bio-Beton im Vergleich zu herkömmlichen Mischungen ist“, erklärt Dr. Wolfram Schmidt aus dem BAM-Fachbereich Baustofftechnologie. Anregungen, mit welchen pflanzlichen Stoffen sich das Experimentieren lohnt, ergeben sich oftmals aus Kooperationen mit afrikanischen Kolleginnen und Kollegen. Ein Tipp aus Nigeria: Cassava.

Cassava

In dem westafrikanischen Land gehört Cassava, auch Maniok genannt, zu den wichtigsten Grundnahrungsmitteln. Weltweit ist Nigeria der größte Produzent der Pflanze. Gegessen wird die stärkehaltige Wurzelknolle, als Reststoffe fallen große Mengen der Schalen an. Gleichzeitig ist in Nigeria Beton ein stark nachgefragter Baustoff, für dessen Herstellung leicht verfügbare Rohstoffe gesucht werden.

Cassava-Schalen sind in doppelter Hinsicht ein geeigneter Rohstoff für Beton: Aus den Schalen lässt sich die anhaftende Reststärke gewinnen und als Zusatzmittel verwenden, mit dem die Verarbeitungseigenschaften des Betons verbessert werden können, so dass Zement wirksamer genutzt werden kann.

Werden danach die Schalen verbrannt, kann die Asche aufgrund ihres hohen Anteils an reaktivem Siliziumdioxid als nachhaltiger Zementersatz verwendet werden und die Ökobilanz im Vergleich zu herkömmlichem Beton verbessern.

So lassen sich aus bisher ungenutzten Ressourcen gleichzeitig chemische Zusatzmittel und mineralische Zementersatzstoffe gewinnen.

Die Nutzung der Cassava-Schalen bringt aber noch einen weiteren Pluspunkt: Die Verbrennungsenergie bei der Ascheproduktion kann beispielsweise für die Ziegelherstellung genutzt werden.

Von Afrika lernen - für eine nachhaltigere Betonherstellung in Deutschland

In Deutschland wächst zwar kein Cassava, aber auch hier und in anderen westlichen Ländern ist die Bauwirtschaft auf der Suche nach neuen, möglichst nachhaltigen Rohstoffen für die Betonproduktion. „Aus unserer Grundlagenforschung und den Erfahrungen, die wir bei der Zusammenarbeit mit unseren afrikanischen Partnern sammeln, werden wir einiges auf die Gegebenheiten in hochtechnisierten Ländern übertragen können“, ist sich Wolfram Schmidt sicher. Vielleicht ersetzen dann in der Zukunft pflanzliche Komponenten die chemischen Zusatzstoffe im Hochleistungsbeton. Die nachhaltige Nutzung landwirtschaftlicher Reststoffe in der Bauwirtschaft wäre nicht nur ein Beitrag zum Umweltschutz, sondern auch eine mögliche zusätzliche Einkommensquelle für die Landwirte.