CO2-negatives Bauen durch neuartigen Verbundwerkstoff

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Alternative zu Stahlbeton

Ein neuer Verbundwerkstoff hält Einzug in die Bauindustrie: Hergestellt aus Naturstein, Carbonfasern und Biokohle ist er eine Alternative zu Stahlbeton. Eine besonders gute CO2-Bilanz zeichnet ihn aus, so die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung am 20.03.2024 auf ihrer Webseite. Die DITF leiten das Verbundprojekt „DACCUS-Pre“ (Methods for removing atmospheric carbon dioxide – Carbon Dioxide Removal- by Direct Air Carbon Capture, Utilization and Sustainable Storage after Use). Der neue Baustoff soll langfristig Kohlenstoff speichern und der Atmosphäre sogar mehr CO2 entnehmen, als bei seiner Herstellung freigesetzt wird.

CO2-negativer Baustoff © DITF

In Zusammenarbeit mit TechnoCarbon Technologies wurde inzwischen ein erster Demonstrator als Hauswandelement realisiert. Dieser besteht aus drei Werkstoffen: Naturstein, Carbonfasern und Biokohle. Jede einzelne Komponente trägt dabei in unterschiedlicher Art und Weise zu der negativen CO2-Bilanz des Werkstoffs bei:

  1. Zwei Gesteinsplatten aus Naturstein bilden die Sichtwände des Wandelements. Durch die mechanische Bearbeitung des Materials, dem Zusägen in Gesteinstrennmaschinen, fallen nennenswerte Mengen an Gesteinsstaub an. Dieser ist durch seine große spezifische Oberfläche sehr reaktionsfreudig. Durch Silikatverwitterung des Gesteinsstaubs wird einen große Menge CO2 aus der Atmosphäre dauerhaft gebunden.
  2. Carbonfasern in Form von technischem Gewebe verstärken die Seitenwände der Wandelemente. Sie nehmen Zugkräfte auf und sollen, analog zu Verstärkungsstahl in Beton, den Baustoff stabilisieren. Die verwendeten Carbonfasern sind biobasiert, hergestellt auf der Basis von Biomasse. Lignin-basierte Carbonfasern, wie sie an den DITF Denkendorf seit langem technisch optimiert werden, sind für diese Anwendung besonders geeignet: Sie sind durch niedrige Rohstoffkosten günstig und haben eine hohe Kohlenstoffausbeute. Außerdem sind sie nicht, wie Verstärkungsstahl, anfällig für Oxidation und dadurch wesentlich länger haltbar. Wenngleich Carbonfasern in der Herstellung energieintensiver sind als Stahl, wie er in Stahlbeton verwendet wird, so wird doch nur eine geringe Menge für den Einsatz im Baustoff benötigt. Dadurch ist die Energie- und CO2-Bilanz erheblich besser als für Stahlbeton. Durch die Verwendung von Solarwärme und Biomasse zur Herstellung der Carbonfasern und die Verwitterung der Steinstäube wird die CO2-Bilanz des neuen Baumaterials insgesamt sogar negativ, wodurch CO2-negatives Bauen von Gebäuden möglich wird.
  3. Die dritte Komponente des neuen Baumaterials besteht aus Biokohle. Diese kommt als Füllmaterial zwischen den beiden Gesteinsplatten zum Einsatz. Die Kohle wirkt als effektives Dämmmaterial. Sie ist zusätzlich ein dauerhafte CO2-Speicherquelle, die in der CO2-Bilanz des gesamten Wandelements eine nennenswerte Rolle spielt.

Aus technischer Sicht ist der bereits realisierte Demonstrator, ein Wandelement für den konstruktiven Bau, ausgereift. Als Naturstein wurde ein Gabbro (magmatisches Gestein) aus Indien verwendet, der optisch hochwertig und für hohe Lastaufnahmen geeignet ist. Biobasierte Carbonfasern dienen als Decklagen der Gesteinsplatten. Die Biokohle der Convoris GmbH zeichnet sich durch besonders gute Wärmeisolationswerte aus.

Die CO2-Bilanz einer Hauswand aus dem neuen Werkstoff wurde berechnet und der von etabliertem Stahlbeton gegenübergestellt. Es ergab sich eine Differenz in der CO2-Bilanz von 157 CO2-Equivalenten je Quadratmeter Hauswand.

->Quelle: ditf.de/de/co2-negatives-bauen-durch-neuartigen-verbundwerkstoff