Neuartige Formulierung für zementfreien Beton
Forscher am Institute of Industrial Science, einem Teil der Universität von Tokio, haben eine neue Methode zur Herstellung von Beton ohne Zement entwickelt.
Die Wissenschaftler haben Sandpartikel durch eine einfache Reaktion in Alkohol mit einem Katalysator direkt gebunden. Laut den Forschern könnte dies sowohl helfen, den Kohlenstoffausstoß zu verringern, als auch Gebäude und Strukturen in Wüstenregionen zu errichten, sogar auf dem Mond oder Mars.
„Im Beton wird Zement verwendet, um Sand und Kies zu verbinden. Einige Forscher untersuchen, wie mehr Zement durch andere Materialien wie Flugasche und Hochofenschlacke ersetzt werden kann, um die CO2-Emissionen zu reduzieren, aber dieser Ansatz ist nicht nachhaltig, da das Angebot an diesen Materialien aufgrund des reduzierten Einsatzes von Wärmekraftanlagen und des verstärkten Einsatzes von Elektroofenstahl abnimmt“, erklärt Yuya Sakai, Hauptautor der Studie.
Daher wurde nach einem neuen Ansatz gesucht, um Beton aus unerschöpflichen Materialien mit geringerer Umweltbelastung herzustellen. „Forscher können Tetraalkoxysilan aus Sand durch eine Reaktion mit Alkohol und einem Katalysator herstellen, indem sie das Wasser, das ein Nebenprodukt der Reaktion ist, entfernen. Unsere Idee war es, das Wasser zu belassen, um die Reaktion vom Sand zum Tetraalkoxysilan hin und her zu verschieben, um die Sandpartikel miteinander zu verbinden.“
„Grünere und wirtschaftlichere Bauindustrie“
Die Forscher stellten einen Becher aus Kupferfolie in ein Reaktionsgefäß mit Sand und Materialien und variierten systematisch die Reaktionsbedingungen, wie die Mengen an Sand, Alkohol, Katalysator und Dehydrierungsmittel, die Heiztemperatur und die Reaktionszeit. Das richtige Verhältnis von Sand und Chemikalien zu finden, war entscheidend, um ein Produkt mit ausreichender Festigkeit zu erhalten.
„Wir erhielten ausreichend starke Produkte zum Beispiel mit Quarzsand, Glasperlen, Wüstensand und simuliertem Mondsand“, sagt Zweitautor Ahmad Farahani. „Diese Erkenntnisse können den Weg zu einer grüneren und wirtschaftlicheren Bauindustrie überall auf der Erde fördern. Unsere Technik erfordert keine spezifischen Sandpartikel, die beim konventionellen Bauen verwendet werden. Dies wird auch dazu beitragen, die Probleme des Klimawandels und der Weltraumentwicklung anzugehen.“
Außerdem soll das Produkt eine bessere Haltbarkeit als herkömmlicher Beton haben, da kein Zementleim enthalten ist, der relativ schwach gegen chemische Angriffe ist und große Volumenänderungen aufgrund von Temperatur und Feuchtigkeit aufweist.
Weitere Informationen finden Sie auf der Website der University of Tokyo (Englisch).