Projekt aus natürlichen Materialien
Ökozement reduziert CO2-Emissionen und Produktionskosten
Die Projektergebnisse zeigen, dass bergbauliche Abraum- und Abfallstoffe in der Zementherstellung eingesetzt werden können. Dadurch lassen sich konventionelle Primärrohstoffe ersetzen und CO2-Emissionen reduzieren. Darüber hinaus ist diese innovative und umweltfreundliche Alternative auch aus wirtschaftlicher Sicht von hohem Interesse.
In der Großregion im Dreiländereck Deutschland, Luxemburg, Frankreich, Belgien fällt eine große Bandbreite an bergbaulichen und industriellen Abraum- und Abfallstoffen an. Sie weisen ein hohes Potenzial für die Anwendung in der Zementproduktion auf, werden aber bisher nicht dafür genutzt. Zu diesen Materialien zählen Kieswäscheschlämme, die beim Kies- und Sandabbau anfallen, daneben aber auch Stäube aus der Quarzitgewinnung und Rückstände aus dem Kalk- und Dolomitabbau.
Der konsequente Ersatz von konventionell genutzten Ressourcen durch solche Materialien zur Ökozement-Produktion könnte die hohen CO2-Emissionen der Bauindustrie künftig deutlich reduzieren. In dem von der Universität Luxemburg geleiteten Projekt hat das Fach Geologie der Universität Trier die Aufgabe übernommen, diverse Abfallstoffe aus der Region auf deren Eignung für eine alternative Zementherstellung zu prüfen. Maßgeblich für ihre Eignung für die Zementindustrie sind die spezifischen mineralogischen, chemischen und physikalischen Eigenschaften der untersuchten Abraum- und Abfallstoffe.
Zudem müssen sie in einer für die industrielle Anwendung ausreichenden Menge zur Verfügung stehen. Bislang hat die Forschungsgruppe elf vielversprechende Materialen identifiziert, die sich durch eine Reihe von Gemeinsamkeiten auszeichnen, wie zum Beispiel Feinkörnigkeit und einen hohen Anteil an spezifischen Tonmineralen, durch deren Reaktivität eine hohe Festigkeit des Zements erreicht werden kann. In dem durch das EU-Programm "Interreg (Großregion)" geförderten Projekt CO2REDRES sind auch die Universitäten Lüttich und Lothringen beteiligt, die aus geeigneten Materialien neue Zementzusammensetzungen und Betonrezepturen entwickeln. Die Universität Lüttich ist mit der Erstellung von Ökobilanzen beauftragt, die ökologische Auswirkungen der neuen Zemente und ihrer Produktionsprozesse analysieren.
Zur Herstellung von Ökozement werden zwei grundlegende Strategien verfolgt: Beim ersten Verfahren, an dem die Universität Luxemburg arbeitet, wird konventionell genutzter Portlandzement teilweise durch Alternativmaterialen ersetzt. Die Ergebnisse zeigen, dass bei einem 20-prozentigen Ersatz von Portlandzement durch gebrannten Ton, der beispielsweise beim Kiesabbau in der Eifel anfällt, sogar höhere Festigkeiten erreicht werden können.
Bei der zweiten Strategie, die Geologen der Universität Trier untersuchen, wird komplett auf Portlandzement verzichtet und auf einen ganzheitlichen Einsatz neuartiger Bindemittel gesetzt. Die Wissenschaftler forschen hier an sogenannten Geopolymerzementen aus CO2-freien Alternativmaterialien. Die Zementzusammensetzung besteht überwiegend aus gebrannten Tonmineralen, die durch die Zugabe einer Lauge aktiviert werden.
Dieses Fertigungsverfahren gestaltet sich komplexer als im Fall von konventionellem Zement, jedoch konnten mit neuen Ökozementrezepturen aus Kieswaschschlämmen Druckfestigkeiten erreicht werden, die ungefähr mit der Last von drei Pkw auf einer Fläche von 16 cm² zu vergleichen sind.
Während des Brennens des Alternativmaterials entstehen keine CO2-Emissionen, und auch die benötigte Brenntemperatur ist deutlich geringer, was sich positiv auf die Energiebilanz des Ökozements auswirkt.