Forscher haben herausgefunden, wie man Kohlendioxid in nachhaltige Baumaterialien umwandeln kann. Diese Innovation könnte den CO2-Fußabdruck der Branche verringern und gleichzeitig sauberen Wasserstoff produzieren.
Beton, das weltweit am häufigsten verwendete Material, ist für fast 8 % der globalen CO₂-Emissionen verantwortlich. Ein Team der Northwestern University präsentiert eine neuartige Lösung: Strom und Meerwasser nutzen, um Sand- und Kiesersatzstoffe herzustellen, die Kohlenstoff dauerhaft binden können.
Die Forscher haben feste Materialien auf CO2-Basis entwickelt, die in Beton als Ersatz für Sand und/oder Kies verwendet werden können. Sie könnten auch für die Herstellung von Zement, Gips und Farbe verwendet werden – alles wesentliche Baustoffe in der gebauten Umwelt. Inspiration aus den Ozeanen
Das Verfahren ist von der Entstehung von Muscheln und Korallenriffen inspiriert. Durch Anlegen eines elektrischen Stroms an mit CO₂ angereichertem Meerwasser lösen die Wissenschaftler die Bildung fester Mineralien wie Kalziumkarbonat aus.
Diese chemischen Reaktionen beschleunigen einen natürlichen Prozess, der in der Geologie Jahrtausende dauert. Die Forscher können die Textur und Dichte der gewonnenen Materialien anpassen, indem sie die Stromstärke oder den CO₂-Durchfluss variieren.
Laut der in
Advanced Sustainable Systems veröffentlichten Studie speichern diese synthetischen Mineralien bis zur Hälfte ihres Gewichts an CO₂. Ihre Zusammensetzung, die Kalkstein ähnelt, macht sie zu idealen Kandidaten für den Ersatz von Sand in Beton.
Großmaßstäbliche Anwendungen
In Zusammenarbeit mit Cemex haben die Wissenschaftler gezeigt, dass diese Materialien auch als Basis für Zement, Putz oder Farben dienen können. Ihre Produktion erzeugt gleichzeitig Wasserstoff, eine nutzbare saubere Energie.
Der Ansatz vermeidet die Sandgewinnung, deren globale Nachfrage marine und Flussökosysteme bedroht. Modulare Reaktoren könnten in der Nähe von Küstenzementwerken installiert werden, um die industrielle Integration zu ermöglichen.
Nach Berechnungen des Teams würde eine Tonne dieses Materials mehr als 500 kg CO₂ speichern. Im Gegensatz zur geologischen Speicherung gibt diese Methode dem eingefangenen Kohlenstoff ein zweites Leben in Form nützlicher Bauprodukte.
Vertiefung: Wie funktioniert die CO₂-Mineralisierung?
Dieser chemische Prozess wandelt Kohlendioxid in stabile Mineralien um. Im Meerwasser reagieren Kalzium- und Magnesiumionen mit gelöstem CO₂ unter dem Einfluss eines elektrischen Stroms.
Die Reaktion erzeugt hauptsächlich Kalziumkarbonat, identisch mit dem in Muscheln. Im Gegensatz zu flüssigen Abscheidungslösungen bergen diese Feststoffe kein Risiko von Leckagen.
Diese Technik unterscheidet sich von der traditionellen Betoncarbonatisierung, die nur 5–10 % des bei der Herstellung emittierten CO₂ bindet. Hier wird das Material bereits vor seiner Verwendung zu einer Kohlenstoffsenke.
Autor des Artikels: Cédric DEPOND
Quelle: Northwestern