Zweiter Lebenszyklus für Beton Institut für Partikeltechnik macht recycelte Partikel für den 3D-Druck nutzbar
Die Bauindustrie steht vor der drängenden Herausforderung, den Ressourcenverbrauch und damit die CO2-Emissionen zu reduzieren. Neben der Entwicklung von neuartigen 3D-Drucktechnologien stellt sich die entscheidende Frage: Welche Materialien können das Bauen umweltfreundlicher machen? Hier setzt auch die Forschung des Instituts für Partikeltechnik im Sonderforschungsbereich „Additive Manufacturing in Construction“ (AMC) von Technischer Universität Braunschweig und Technischer Universität München an. Ziel ist es, für das sogenannte „Selective Paste Intrusion“ – eine partikelbettbasierte 3D-Drucktechnologie – recycelte Partikel durch die Wiederverwertung von Beton aus Abbruchgebäuden zu gewinnen. Eine Nahaufnahme eines solchen Partikels mit Zementrückständen auf der Oberfläche zeigt unser Bild des Monats.
Nahaufnahme eines recycelten Partikels mit Zementrückständen auf der Oberfläche bei 10.000-facher Vergrößerung. Bildnachweis: Leigh Hamilton/TU Braunschweig
Beim „Selective Paste Intrusion“ (SPI) werden Gesteinskörnungen in dünnen Schichten verteilt und mit dünnflüssigem Zementleim verbunden. „Ein tiefgehendes Verständnis der Partikeltechnologie kann solche Prozesse optimieren, insbesondere im Hinblick auf Energieeffizienz und Nachhaltigkeit“, sagt Leigh Duncan Hamilton, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Partikeltechnik. „Beispielsweise indem wir Partikel aus alten Betonstrukturen für den 3D-Druck nutzbar machen.“
Der Weg zum nachhaltigen Beton
Frischer Beton besteht aus Wasser, Zement und Gesteinskörnungen wie Sand oder Kies. Nach dem Aushärten durch die chemische Reaktion von Wasser und Zement sind die Gesteinskörner durch die entstandene Zementmatrix verbunden. Dadurch ist das Recycling eine komplexe Aufgabe. Der Prozess beginnt mit der mechanischen Zerkleinerung des Betons, wofür zwei Methoden infrage kommen: der Aufprall eines Partikels auf eine harte Oberfläche – vergleichbar mit dem Schlagen eines Balls mit einem Schläger bei sehr hoher Geschwindigkeit. Oder die Druck- und Schubbeanspruchung zwischen zwei Oberflächen – ähnlich dem Knacken einer Nussschale.
Die zweite Methode wird bevorzugt, da sie eine kontrollierte Zerlegung ermöglicht, auch selektive Zerkleinerung genannt. Dabei wird der ausgehärtete Zement gebrochen, aber die Gesteinskörner bleiben unversehrt. Nach dem Zerkleinern werden die Partikel durch Sieben klassiert und anschließend gewaschen. So können die groben Gesteinskörnungen für neue Baumaterialien wiederverwendet und die verbleibenden feinen Zementpartikel als Zusatz im Zementleim genutzt werden.
Abfall als Ressource begreifen
„Bauschutt ist in großen Mengen vorhanden, doch strenge Vorschriften für die Wiederverwendung von recyceltem Beton führen oft zur Entsorgung wertvoller Materialien“, so Leigh Duncan Hamilton. „Selective Paste Intrusion könnte hier neue Wege ebnen und einen nachhaltigen Kreislauf schaffen, indem es ausrangierten Materialien eine zweite Chance gibt.“
