Forschung: Kalksandstein bindet Kohlendioxid
Versuchsreihe der Universität Kassel zur Carbonatisierung von Kalksandsteinen
Mindestens vierzig Prozent der CO2-Emissionen der
Kalksandstein-Produktion werden während des gesamten Lebenszyklus
des Baustoffes wieder gebunden. Zu diesem Ergebnis gelangten
Studierende unter Leitung von Prof. Dr. Bernhard Middendorf am
Fachbereich Bauingenieur- und Umweltingenieurwesen an der
Universität Kassel in zwei aktuellen Versuchsreihen.
Gallerie
Doch was genau steckt hinter der
CO2-Speicherfähigkeit, der sogenannten Carbonatisierung?
Diese ist eine natürliche chemische Reaktion von zement- und
kalkgebundenenen Baustoffen. Kalksandsteine verdanken ihre
CO2-Speicherfähigkeit dem Bindemittel Brandkalk, der bei
Temperaturen von tausend Grad Celsius aus natürlichem Kalk
(Calciumkarbonat) gewonnen wird. Zur Herstellung von
Kalksandsteinen werden Branntkalk und Sand im Verhältnis 1:12
gemischt und mit Wasser vermengt. Dabei löscht der Branntkalk
zu Kalkhydrat ab. Das Kalkhydrat reagiert mit der gelösten
Kieselsäure des Sandes zu Calciumsilikathydraten, sogenannten
CSH-Phasen. Dringt das in der Umgebungsluft vorhandene
Kohlenstoffdioxid während der Nutzungsdauer des Kalksandsteins
in seinen Porenraum ein, reagiert es dort mit der Zeit mit
Anteilen der CSH-Phasen zu Calciumkarbonat, also zu dem
Ausgangsstoff des Kalkkreislaufs.
Aus den Versuchen ging hervor, dass Kalksandsteine während ihres Lebenszyklus rund vierzig Prozent des bei ihrer Herstellung entstehenden Kolhenstoffdioxids aus der Atmosphäre wieder aufnehmen können. Dies entspricht rund fünfzig Kilogramm CO2 pro Tonne, denn laut der aktuellen Umweltdeklaration (EPD) liegt der ökologische Fußabdruck des Baustoffs bei 125 Kilogramm CO2 pro Tonne. Nach fünfzig Jahren ist dieser Wert meist erreicht, sodass die Speichermenge mit fortschreitendem Alter nur noch marginal zunimmt. Anstriche und Putze verlangsamen die natürliche Carbonatisierung, verhindern sie aber nicht gänzlich. Hier kommt es auf die Dampfdichtigkeit der Beschichtung an.
Zudem hat sich gezeigt, dass das aufgenommene CO2 chemisch in das kristalline Gefüge der Kalksandsteine eingebunden wird. Da es auch bei einem Abbruch eines Gebäudes und der weiteren Verwertung des Materials nicht austreten kann, handelt es um eine dauerhafte Speicherung. Auffällig ist, dass die Carbonatisierung bei zerkleinertem Kalksandstein-Recyclingmaterial schneller abläuft, was darauf zurückzuführen ist, dass eine größere Oberfläche die chemische Reaktion beschleunigt. Darüber hinaus stellten die Forschenden fest, dass sich die Festigkeit von Kalksandsteinen mit steigender CO2-Aufnahme erhöht.
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