Indisches Institut will das Bauweisen mit 3D-Druck umweltfreundlicher machen

Inmitten steigender CO2-Emissionen und schwindender Sandressourcen stellt die Baubranche weltweit vor großen Herausforderungen. Forschende des Indian Institute of Science entwickeln innovative Lösungen, indem sie CO2 aus Industrieabgasen in Baumaterialien einbinden. Diese Ansätze umfassen die Verwendung von Bauschutt und ausgehobener Erde als Ersatz für natürlichen Sand und die Entwicklung von 3D-druckbaren Materialien.

Souradeep Gupta, Assistenzprofessor am CST, in dessen Labor diese Studien durchgeführt werden, erklärt: “Die CO2-Nutzung und -Speicherung kann eine skalierbare und praktikable Technologie für die Herstellung von kohlenstoffarmen vorgefertigten Bauprodukten sein, die gleichzeitig mit den nationalen Dekarbonisierungszielen in Einklang steht.”

Sein Team hat festgestellt, dass der Ersatz von natürlichem Sand durch mit CO2 behandelten Bauschutt in Mörtel dessen Druckfestigkeit um 20-22% erhöhen kann, wenn der Mörtel in einer CO2-reichen Umgebung aushärtet.

Weitere Untersuchungen zeigten, dass die Injektion von CO2-Gas in tonhaltigen Boden die Stabilisierung durch Zement und Kalk verbessert und so die technische Leistungsfähigkeit des Materials steigert. Eine Studie ergab, dass die Sequestrierung von CO2 in Bodenmaterialien, die zur Ersetzung von bis zu 50% der Feinaggregate in Mörtel verwendet werden, die Frühfestigkeit der Materialien um etwa 30% erhöht.

“Wenn man Kohlendioxid in Zement-Boden-Materialien bindet, bilden sich winzige Kalziumkarbonatkristalle, die den Anteil der mittleren Kapillarporen verringern, die Grenzflächen verdichten und so die Druckfestigkeit verbessern”, erklärt Ashutosh Dwivedi, Erstautor und Doktorand am CST.

Das Team entwickelte auch 3D-druckbare Materialien aus ausgehobenem Boden, stabilisiert mit Bindemitteln wie Portlandzement, Hochofenschlacke und Flugasche. Diese Materialien könnten den Bedarf an Zement und natürlichem Sand in Mörtel um bis zu 50% reduzieren. Zukünftig plant das Team, die Wirkung von Industrieabgasen auf die mikro- und makroskopischen Eigenschaften dieser Materialien zu untersuchen, um deren Potenzial zur CO2-Aufnahme und technische Eigenschaften zu verstehen.

In Gesprächen mit großen Bauunternehmen wird die Anwendung dieser Erkenntnisse in Produktionsanlagen angedacht. Gupta ist zudem Teil eines nationalen Komitees, das aktuell an der Überarbeitung der Standards für natürliche und recycelte Zuschlagstoffe in zementbasierten Baustoffen arbeitet.

“Die Auswirkungen des Klimawandels auf Baumaterialien, verschärft durch steigende CO2-Emissionen und Sandknappheit, nehmen jedes Jahr zu”, sagt er. “Alternativen zu natürlichem Sand zu finden, ist das Gebot der Stunde.”

Angesichts der zunehmenden klimatischen Auswirkungen von Baumaterialien und der Dringlichkeit, Alternativen zu natürlichem Sand zu finden, unterstreicht diese Forschung die Notwendigkeit innovativer Lösungen in der Baubranche.