Schade, dass Beton nicht brennt – aber Strom knackt ihn

Abfallbeton konnte bislang fast nur als Material für den Unterbau von Straßen verwendet werden. Ein neues Verfahren ermöglicht jetzt die sortenreine Trennung des Mix aus Sand, Zement und Steinen. Kann die neue Technik die weltweite Knappheit an Bausand lindern?

Die Versuchsanordnung ist – im Prinzip – vergleichbar mit einem elektrischen Stuhl. Doch hier geht es keinem Deliquenten an den Kragen, sondern die Stromstöße brechen den Beton in seine Bestandteile auf. Sand, Steine und Zementsteine werden in einem weiteren Schritt durch Sieben und Waschen sortenrein getrennt. Anders als beim herkömmlichen Zermahlen bleibt die Form des Korns durch die Stromimpulse erhalten. So können die Sandkörner wieder verwendet werden.

“Die Untersuchungen zeigen, dass die nutzbare Recyclingrate von Beton-Rezyklaten deutlich erhöht werden kann”, sagt Peter Sudermann, Leiter der Amtlichen Prüfstelle für nichtmetallische Bau- und Werkstoffe der Hochschule Koblenz. Sie hat zusammen mit dem Hochspannungslabor der Hochschule die Versuche durchgeführt. Die sortenreine Wiedergewinnung der Gesteinskörnung war bislang wegen des anhaftenden Zementsteins mit herkömmlichen Methoden nicht möglich.

Ende des Downcyclings

Üblicherweise zerkleinern Brecher das Betongestein. Das so gewonnene Bruchmaterial wird zwar bis zu 75 Prozent im Straßenbau wiederverwendet. Im Ergebnis handelt es sich dabei aber um eine materielle Abwertung, im Fachjargon als Downcycling bezeichnet. “Die Bruchflächen laufen nach dem Brechen oft durchs Gesteinskorn hindurch”, sagt Sudermann. Oder der Zementstein bleibe am Korn haften. Gerade der anhaftende Zementstein sei bei der Wiederverwertung des Materials im Beton das schwache Bindeglied.

“Durch die Anhaftung des Zementsteines am Gesteinskorn werden Festigkeit, Wasseraufnahme, Rissneigung, Druck- und Zugfestigkeit, Elastizitätsmodul, Kriech- und Schwindverhalten, Schadstoffaufnahmekapazität und Porosität in einem solchen Mehrstoffsystem nachteilig beeinflusst“, erläutert Peter Sudermann.

Der Energieverbrauch bei der Zerlegung durch Hochspannung ist gering. Die sieben Zentimeter langen und breiten und zwei Zentimeter hohen Probekörper wurden – unter Wasser – drei bis fünf Impulsen bei einer Spannung von 70 000 Volt ausgesetzt. Dadurch bildeten sich Druckwellen von bis zu 100 000 bar im Gestein, die die Blöcke sprengten. Die dabei aufgewendete Energie betrug nur 24,5 Joule pro Impuls. Mit einer typischen Smartphone-Aufladung könnte man folglich 2 200 Impulse erzeugen. Ob und wann sich das Verfahren in Industrie-typischen Größenordnungen zur Verfügung steht, können die Koblenzer Forscher noch nicht sagen.

Weltweite Knappheit an Bausand

Vor dem Hintergrund des zunehmenden Mangels an Bausand sind die Koblenzer Forschungen von erheblicher Brisanz. Schon vor den aktuellen, coronabedingten Preiserhöhungen hatte es eine jahrelang zunehmende Verknappung mit steigenden Preisen gegeben (siehe Grafik unten).

Beton besteht zu 80 Prozent aus Sand. Nach dem Eintritt von Schwellenländern wie China und Indien in die Weltwirtschaft hat sich der Sandverbrauch in den vergangenen zwanzig Jahren verdreifacht. Jedes Jahr steigt, so eine aktuelle Studie der UNO, die Sandnachfrage um 5,5 Prozent. Sand scheint angesichts ausgedehnter Wüsten im Übermaß vorhanden. Doch nicht jeder Sand ist als Baumaterial geeignet. So kommt Wüstensand aufgrund seiner runden Struktur und seiner glattgeschliffenen Oberfläche für den Betonbau nicht infrage.

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