Schlacke statt Zement: Beton wird umweltfreundlicher

Neben der Stahlproduktion ist die Herstellung von Zement eine der größten industriellen Faktoren, die zur globalen Erwärmung beitragen. Die Produktion von Zement verursacht etwa acht Prozent des weltweiten CO2-Ausstoßes. Wen Kalkstein gebrannt wird, wird aus Calciumcarbonat Calciumoxid. Außerdem werden große Energiemengen benötigt. Diese stammen bisher weitestgehend aus fossilen Brennstoffen. Bei dem Versuch, die Zementherstellung umweltfreundlicher zu gestalten, stießen Forscher:innen auf Schlacke, die bei der Erzverarbeitung anfällt. Diese kann den CO2-intensiven Zement teilweise ersetzen und so die CO2-Emissionen bei der Zementherstellung senken.

Schlacke ersetzt Zement

Wenn die Möglichkeit umweltfreundlicheren Zements untersucht wird, geht es meistens um die Einsparung von Zement. Forscher:innen rund um Per Anders Eidem vom Forschungsinstitut SINTEF in Norwegen haben untersucht, inwieweit der Zement durch Schlacke ersetzt werden kann, die bei der Produktion von Siliziummangan anfällt, einem Legierungsmittel, das bei der Stahlherstellung verwendet wird. Diese Legierung wird aus manganhaltigen Erzen gewonnen. Dabei fällt eine siliziumhaltige Schlacke als Abfallprodukt an, die als Silica Green Stone (SiGS) bezeichnet wird. Diese wird bisher nur als Füllstoff genutzt.

„Die SiGS-Schlacke ähnelt in einigen Aspekten der Schlacke, die in den Hochöfen der Stahlindustrie anfällt. Wenn man sie zu feinem Pulver zermahlt, erhält die Schlacke Bindungseigenschaften, durch die sie ähnlich wie Zement wirkt„, so Eidem. Mit seinem Team untersuchte der Forscher daraufhin, ob die SiGS-Schlacke geeignet ist, um Zement in Beton zu ersetzen.

Genauso stabil wie normaler Beton

Für das Projekt kam SiGS-Schlacke vom Siliziummangan-Hersteller Eramet. Die Schlacke wurde zu zwei Betonmischungen dazugegeben: einer trockenen Mixtur für Pflastersteine und einer nassen Betonmischung, wie sie beim Gebäudebau eingesetzt wird. Daraufhin testeten sie über 28 Tage hinweg die Stabilität des Betons während er aushärtete. Bis zu 40 Prozent des Zements im Beton wurden dabei durch die Schlacke ersetzt.

Die Ergebnisse waren bei beiden Betonarten vielversprechend. Selbst bei einem Austausch von 40 Prozent des Zements durch die SiGS-Schlacke war der Beton ähnlich tragfähig wie herkömmlicher Beton. „Seine anfängliche Stabilität ist geringer, aber nach 28 Tagen wird er genauso tragfähig wie die normale Betonmischung„, so das Team. Besonders bei der trocken angemischten Pflasterstein-Mischung ließen sich keine nennenswerten Unterschiede feststellen.

Umweltfreundlicherer Beton dank Schlacke

Doch nicht nur das: Durch das teilweise Ersetzen des Zements durch SiGS-Schlacke wird auch der CO2-Fußabdruck des Betons drastisch reduziert. Wenn 40 Prozent des Zements im Beton durch die Schlacke ersetzt werden, können die CO2-Emissionen bis zu 95 Prozent reduziert werden. Dies hängt allerdings auch noch von weiteren Faktoren ab, etwa vom bei der Herstellung verwendeten Energiemix.

Die Forscher:innen gehen davon aus, dass durch den Ersatz von Zement durch alternative Bindemittel wie Schlacke Beton wesentlich klimafreundlicher gemacht werden kann. Nun sollen Versuche im Industriemaßstab folgen und der SiGS-Beton auch im Straßenbau getestet werden. Des weiteren wollen die Forscher:innen auch noch andere Schlacken hinsichtlich ihrer Eignung als Betonzusatz testen.

via SINTEF