Disabled Javascript!  

Science Library.info

 You are reading this message because you have attempted to access a page on www.umwelt.science which requires Javascript to be enabled.

Javascript is an essential tool for much functionality on the internet, and is perfectly safe to use, since modern browsers prevent abusive use. If you have it disabled, you will not be able to run any interactive software.

You can enable it from the menubar of your browser, following these instructions: Instructions for enabling Javascript on different Browsers

Wörterbuch

Zement- und Beton- Treibhausgase

Beton trägt etwa 5% aller Treibhausgase bei. Es gibt Techniken, diese Belastung zu verringern. Werden sie verwendet?

  • Beton Treibhausemissionen

    • Beton besteht aus ca. 14% Zement, sowie verschiedenden Anteilen an Flugasche, Aggregaten und Puzzolan.

      Strassenfahrzeuge sind für rund 13% der weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich. Jedoch die Herstellung und Verwendung von Zement, vor allem für den Baubeton, produziert allein 5% der gesamten CO2-Emissionen der Welt! Der CO2-Ausstoss hat zwei Quellen: ca. 40% des CO2 entsteht aufgrund der Verbrennung fossiler Brennstoffe während der Herstellung von Zement, dagegen wird 50% in situ freigesetzt, und zwar während Kalziumkarbonat sich thermisch beim Abbinden des Betons zersetzt. 900kg CO2 entsteht bei jeder Tonne Zement (das heißt 400kg pro Tonne Beton).

      Cement
      Die Herstellung von Portland-Zement verlangt hohe Temperaturen, 1500° C, um Klinker aus Kalkstein zu erzeugen, und macht etwa 40% der gesamten CO2-Emissionen von Beton aus.

      Jedes Jahr wird mehr als einen Kubikmeter Beton pro Person hergestellt. Das heißt etwa 5 Tonnen CO2 pro Person.

      Kalkstein wird für einige Stunden bei hohen Temperaturen von 1500° C zu Klinker gebrannt. Das liegt daran, dass Alit (Ca3SiO5), die mineralische Komponente, die Beton seine ursprungliche Festigkeit verleiht, für den Klinkerbildungsprozess auf 1500° C erhitzt werden muss. Die Substitution von Alit durch Belit würde Brennstoff sparen, da Belit eine niedrigere Temperatur von 1200° C braucht für den Klinkerbildungsprozess. In vollständig ausgehärtetem Beton ist Belit noch stärker als Alit, obwohl es bis zu Monaten dauert, bis die maximale Stärke erreicht ist, und, daher, in der Zwischenzeit mit schwächerem Beton zu rechnen ist. Es wird nach Zusatzstoffen geforscht, die die Aushärtungszeit beschleunigen könnten. Ein weiteres Problem ist, dass Belit mehr Energie bei der Verarbeitung, vor allem Schleifen, erfordert, wodurch die in Heizöl eingesparte Energie ausgeglichen wird.

      Concrete consists of c. 14% cement, a serious greenhouse gas emitter
      Beton besteht aus ca. 14% Zement, ein bedeutender Emittent von Treibhausgasen

      Beton besteht aus ca. 14% Zement, der Rest sind variable Anteile von Flugasche, Aggregaten und Puzzolan. Normalerweise muss nur der Zement von Fernlieferanten importiert werden, so dass die graue Energie (d.h. das Energie-Budget für die Bereitstellung und Verwendung der Materialien) für Beton günstiger als die anderer Materialien wie Holz und Stahl wäre. Die graue Energie von Beton teilt sich in der Regel in 7% für Transport und 70% für die Zementproduktion. Die Beimischung von Flugasche reduziert das Konto der grauen Energie proportional um 70% des ausgetauschten Gewichts.

      Die Gleichung: 2Ca3SiO5 + 7H2O → 3(CaO)·2(SiO2)·4(H2O) + 3Ca(OH)2. Beim Aushärten wird Zementpulver hydratisiert, um eine zementhaltige Paste oder Calcium-Silikat-Hydrat und Calciumhydroxid zu erzeugen.

      Beton hat eine natürliche Tendenz, im Laufe der Zeit CO2 aus der Atmosphäre zu absorbieren. Deshalb kann Beton durch die Zugabe von Dikalziumsilikat während der Aushärtungsphase neutral gegenüber CO2-Emissionen werden, wobei der Beton absorbiert soviel oder sogar mehr CO2 als das Produktions-Heizöl emittiert. Dadurch könnten bis zu 400kg/m3 CO2 Emissionen in der Aushärtungsphase eingespart werden.

  • Zementherstellung Luftemissionen

    • Zement wird aus dem Erhitzen von Kalkstein hergestelt. Während der Extraktion, Versand und Verarbeitung von Kalkstein gibt es Emissionen, einschließlich CO2 und NOx. Neue Technologien können in der Lage sein, um radikal die Auswirkungen von Zement auf die globale Umwelt zu reduzieren.

      Eine aktuelle Studie von Michel di Tommaso, von dem Istituto Meccanica dei Materiali SA (IMM SA), in der Süd-Schweiz, hat vorgeschlagen, dass Beton-Emissionen neutral, oder sogar negativ (Senke), gemacht werden können, durch die Verwendung von Bio-Kohle anstelle Standardadditive wie PP (Polypropylen).

  • CO2-Sequestrierung von Beton

    • Beton kann negativen CO2-Emissionen haben, wenn er richtig designed und angewendet wird.

      Es ist immer angenommen worden, jedoch, dass Beimengungen, die Eigenschaften ändern, wie Feuerverzögerung und Adsorption/Absorption, durch einen Verlust der Festigkeit, Härte oder Elastizität bezahlt würden mussen. Ein Team von Forschern im Süden der Schweiz, IMM SA, begann mit der innovativen Idee mit der Einschließung von Aktivkohle in Beton zu experimentieren. Zu ihrer Freude, es funktionierte nicht nur die Feuerbeständigkeit zu verbessern, sondern führte zu einer erstaunlichen Entdeckung: Aktivkohle in Beton kann auch Schadstoffe aus der Luft saugen.

      In der Tat, ihrer Beton so viel CO2 und NOx sequestrieren kann, bietet er eine Netto-Senke für den Schadstoffen. Der Einsatz Beton dieser Art kann nicht nur die Umweltauswirkungen der Herstellung des Zements selbst eliminieren, aber kann weiterhin die Luft von NOx und CO2 aus anderen Quellen für Jahrzehnte reinigen. Und der neue Beton zeigt keinen Verlust an Festigkeit, Haltbarkeit oder Langlebigkeit.

      Die Kombination dieser bemerkenswerten Eigenschaften mit seinem verbesserten Brandschutz macht diesen neuen Beton besonders geeignet für den Einsatz in Straßentunneln, wo die Anhäufung von Fahrzeugabgasen, mit Brandgefahr kombiniert, ein allgegenwärtiges Gefahr darstellt.

      Wenn organische Substanzen in Abwesenheit von Sauerstoff erhitzt werden, in einem Prozess als Pyrolyse bekannt, das Ergebnis ist eine Substanz, die aus etwa 70% reinem Kohlenstoff besteht, aber einer Struktur hat, die sehr porös ist, mit einer riesigen Fläche. Eine solche Substanz hat die Fähigkeit, Moleküle aus der Luft zu ziehen, und haften sie mehr oder weniger dauerhaft auf ihrer Oberfläche. Dies wird als Adsorption bekannt.

      Die Aktivkohle, oder bio-char, durch Pyrolyse erzeugt, wurde seit langem in Filtern verwendet worden, um Schadstoffe aus Flüssigkeits- und Gasströmen zu entfernen. Allerdings wusste niemand, dass, wenn Aktivkohle in porösem Beton eingebracht ist, die Luft, die mit dem Beton in Berührung kommt, wird von seiner gefährlichen Schadstoffen passiv gereinigt.

      Die Schweiz verbraucht viel Beton in ihrer enormen Tiefbauprojekten, wie dem neuen AlpTransit Eisenbahntunnel, der längste der Welt, dieses Jahr abgeschlossen. Aber Europas Verbrauch ist klein im Vergleich zu China, das derzeit 53% der jährlichen Betonherstellung der Welt verbraucht. Etwas in der Größenordnung von 5,5% bis 6,5%1 der anthropogenen Treibhausgase sind das Ergebnis der Zementproduktion für Beton allein. Umwandlung der über 4 Milliarden Tonnen Zement jährlich produziert in eine Netto-Senke wird mehr als 3 Milliarden Tonnen CO2 sparen.

      IMM SA ist ein Unternehmensmitglied der Umwelt.Science, und für weitere Informationen über ihre Forschung sehe ihre Mitgliederseite: Corporate Member Homepage: umwelt.science/IMM.

      Ein Profil über den Forscher Michel Di Tommaso ist auch vorhanden: Profil: Michel Di Tommaso.

  • Istituto Meccanica dei Materiali (Schweiz)

    • Die Istituto Meccanica dei Materiali IMM ist eine führende Schweiz-basierte Beratungsfirma und Testlabor, auf Beton und Geomechanik spezialisiert.

      Der Direktor ist MSc Geol. Michel Di Tommaso ditommaso(at)imm.ch, www.imm.ch.

      Zementmischgüter und Strukturen

      1. Mechanische, physische und chemische Charakterisierung
        1. • Thermische Modellisierung
        2. • Durabilitätsprojekte
        3. • Gutachten
        4. • Mikroskopische Analyse auf dünner Folie
        5. • Qualitätszertifizierung
        6. • Fachberatung über hochleistungs- und sehr hochleistungs-Mixdesign
        7. • Feuerwiderstand
      2. Cement and Concrete Testing
        1. • Baustelle-seite QC
        2. • SCC (Self compacting concrete)
        3. • Mischungswasser und Dosierungen
        4. • Spritzbetonfestigkeit
        5. • Bindemittel und Aggregaten
      3. Bituminöse Mischgüter
        1. • Physische/mechanische/chemische Qualitätsprüfungen
        2. • Gutachten
        3. • Oberfläche und angewandte Technologien
      4. Geomechanik und Geotechnik
        1. • Mechanische, physische und chemische Untersuchungen und Charakterisierung von Gestein
        2. • Prüfungen von Böden und Kornmischungen