WEBVTT 00:00.000 --> 00:03.640 Der Universalbaustoff Beton ist in die Kritik geraten. 00:04.080 --> 00:08.220 Er verbraucht knappe Ressourcen wie Sand und Kies und wird damit auch 00:08.220 --> 00:09.340 zunehmend teuer. 00:09.840 --> 00:13.160 Beton ist aber auch klimaschädlich, weil er nicht nur bei der 00:13.160 --> 00:17.860 Produktion, sondern auch bei der Aushärtung große Mengen Klimagase 00:17.860 --> 00:18.700 freisetzt. 00:19.280 --> 00:23.280 Auf der anderen Seite hat Beton Eigenschaften, die ihn nahezu 00:23.280 --> 00:24.880 unverzichtbar machen. 00:24.880 --> 00:29.900 Sowohl im Hoch- als auch im Tiefbau ist er nur schwer zu ersetzen. 00:30.500 --> 00:35.080 Gerade die Infrastruktur, Straßen, Brücken und Tunnels beispielsweise, 00:35.520 --> 00:37.640 lassen sich nur mit Beton errichten. 00:38.420 --> 00:42.360 Dr. Rebecca Volk ist Nachwuchsgruppenleiterin am Institut für 00:42.360 --> 00:46.380 Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion des Karlsruher 00:46.380 --> 00:48.160 Instituts für Technologie. 00:48.820 --> 00:53.040 Ihr und ihrem Forschungsteam geht es darum, auch den Beton in einen 00:53.040 --> 00:57.100 möglichst geschlossenen Kreislauf der Wiedernutzung zu überführen. 00:57.560 --> 01:01.040 Es stellt sich die Frage, wie können wir die Wertschöpfungskette Beton 01:01.040 --> 01:04.000 und die Kreislaufführung von Beton so gut hinbekommen, dass wir 01:04.000 --> 01:06.560 möglichst umweltverträglich das Ganze gestalten. 01:07.020 --> 01:11.040 Es ist ja immer so, dass man auch ungeplante Einträge hat in solche 01:11.040 --> 01:14.140 Stoffströme und dann schauen muss, wie kann man diese ungeplanten 01:14.140 --> 01:15.280 Einträge auch wieder rausextrahieren. 01:15.280 --> 01:19.540 Zum Beispiel Tausalz, was ja verwendet wird auf den Straßen und was 01:19.540 --> 01:23.240 dann einfach technische Schwierigkeiten in dem Material hervorruft und 01:23.240 --> 01:25.600 wo man sich dann überlegen muss, wie geht man damit um. 01:25.700 --> 01:28.480 Und wenn man nicht damit umgehen kann im Recyclingprozess, muss man 01:28.480 --> 01:31.480 das eben ausschleusen und dann ist es kein komplett geschlossener 01:31.480 --> 01:32.040 Kreislauf. 01:32.940 --> 01:37.200 Aber das Ziel geht dahin, möglichst viel von dem Stoff im Kreis zu 01:37.200 --> 01:37.440 führen. 01:37.600 --> 01:41.020 Dr. Rebecca Volk arbeitet im Rahmen des Projekts Zero Emission 01:41.020 --> 01:45.580 Circular Concrete zusammen mit KollegInnen am Institut für Technische 01:45.580 --> 01:50.260 Chemie des KIT und einschlägigen Partnern in der Bauindustrie. 01:50.920 --> 01:55.180 Auch dort ist man immer mehr an der Überführung des Universalbaustoffs 01:55.180 --> 01:59.320 Beton in einen möglichst geschlossenen und emissionsarmen 01:59.320 --> 02:01.780 Recyclingkreislauf interessiert. 02:02.080 --> 02:05.960 Der gesellschaftliche Druck steigt immer weiter und auch die Kosten 02:05.960 --> 02:08.620 für CO2-Zertifikate steigen immer weiter. 02:08.620 --> 02:12.960 Auch die Zementwerke sind davon betroffen und müssen sich dann 02:12.960 --> 02:16.380 natürlich überlegen, wie gehen sie damit um, wie können sie ihre CO2 02:16.380 --> 02:17.540 -Emissionen reduzieren. 02:17.740 --> 02:20.660 Und da sind die gerade sehr unter Druck, die Unternehmen in der 02:20.660 --> 02:23.140 Branche, und arbeiten sehr stark daran. 02:23.400 --> 02:27.180 Bei den Arbeiten zur Erneuerung von Autobahnabschnitten ist es 02:27.180 --> 02:29.080 inzwischen ein vertrautes Bild. 02:29.620 --> 02:34.800 Der Beton wird direkt vor Ort zerkleinert und dann im Unterbau wieder 02:34.800 --> 02:35.940 verwandt. 02:35.940 --> 02:40.220 Im Bereich des Hochbaus dagegen sind die Herausforderungen sehr viel 02:40.220 --> 02:40.840 größer. 02:40.900 --> 02:43.940 Der Hochbau, der ist ja sehr, sehr viel diverser als jetzt so eine 02:43.940 --> 02:47.600 Tragschicht von einer Autobahn, wo ich über Kilometer lang das gleiche 02:47.600 --> 02:51.160 Material eingesetzt habe, in großen Mengen und im industriellen Stil, 02:51.320 --> 02:52.120 das gut machen kann. 02:52.700 --> 02:55.400 Wenn man sich die Gebäude anschaut, sieht keins aus wie das andere, 02:55.700 --> 02:58.300 sowohl von außen als auch von innen von der Tragstruktur. 02:58.300 --> 03:02.740 Also es gibt Gebäude, die sind eben gemauert aus Siegelsteinen oder 03:02.740 --> 03:05.780 Kalk -Sandsteinen-Mauerwerken, Porenbeton. 03:06.020 --> 03:08.600 Und es gibt eben Stahlbeton-Konstruktionsweisen. 03:09.280 --> 03:12.880 Und je nachdem, was für eine Nutzung war im Gebäude, was dann für 03:12.880 --> 03:17.340 Schichten da drauf gekommen sind an Farbe, an Putzen, ist das Material 03:17.340 --> 03:21.380 nicht in großen Mengen in der gleichen Materialqualität vorhanden, 03:21.400 --> 03:22.660 wenn ich das Gebäude abbreche. 03:22.660 --> 03:26.420 Und dann habe ich so einen Mix, sage ich mal, mit dem ich dann erstmal 03:26.420 --> 03:27.100 umgehen muss. 03:27.400 --> 03:30.220 Also sprich, ein Stahlbetongebäude, jetzt nehmen wir mal ein 03:30.220 --> 03:34.060 Bürogebäude, hatte vielleicht verputzte Wände oder gestrichene Wände 03:34.060 --> 03:38.660 und diese Putze und Farben, die haften natürlich dann an den Beton und 03:38.660 --> 03:40.480 verunreinigen den reinen Beton. 03:41.160 --> 03:44.380 Beim Putz ist es zum Beispiel so, dass der sulfathaltig ist und dann 03:44.380 --> 03:46.320 ein Recycling stark erschwert. 03:46.320 --> 03:51.660 Dabei ist vor allem eine Reaktivierung des Zementanteils in den 03:51.660 --> 03:56.420 unterschiedlichen Arten von Eisbeton der Königsweg für die Reduktion 03:56.420 --> 03:59.240 der Klimagase beim Einsatz von Beton. 03:59.640 --> 04:02.880 Beim Betonrecycling unterscheidet man hauptsächlich zwei verschiedene 04:02.880 --> 04:03.220 Arten. 04:03.340 --> 04:07.160 Das eine ist, dass die Gesteinskörnung in einem Beton recycelt wird, 04:07.400 --> 04:08.640 also der Kiesanteil. 04:09.120 --> 04:12.160 Und das andere ist, dass der Zementanteil recycelt wird. 04:12.240 --> 04:14.320 Und das ist eigentlich so die wesentliche Unterscheidung. 04:14.320 --> 04:18.640 Was häufig jetzt schon gemacht wird, ist diese Gesteinskörnung zu 04:18.640 --> 04:19.280 recyceln. 04:19.480 --> 04:23.640 Also einfach ein altes Betonbauteil zu zerbrechen und diese Hochstücke 04:23.640 --> 04:26.120 wieder als Gesteinskörnung zu nutzen. 04:26.240 --> 04:29.200 Was neu ist, ist das Recycling des Zementanteils. 04:29.340 --> 04:32.580 Und dieser Zementanteil ist dann häufig in diesem sandigen 04:32.580 --> 04:34.000 Betonbrechsand drin. 04:34.420 --> 04:37.000 Und das ist eben was, woran auch gerade intensiv geforscht wird. 04:37.000 --> 04:42.000 Ein staubartiger sogenannter Betonbrechsand entsteht immer dann, wenn 04:42.000 --> 04:43.740 Bauten abgebrochen werden. 04:44.260 --> 04:48.460 Bisher konnte er praktisch nicht recycelt werden, sondern landete in 04:48.460 --> 04:50.280 der Regel auf einer Deponie. 04:50.480 --> 04:53.580 Und hier gibt es verschiedene Ansätze, das vor allem über thermische 04:53.580 --> 04:57.780 Reaktivierung, dieses Material wieder reaktionsfähig zu machen zu 04:57.780 --> 04:58.520 einem Zement. 04:59.200 --> 05:01.440 Da gibt es verschiedene Forschungsprojekte, die aktuell laufen. 05:01.440 --> 05:05.260 Einmal durch eine reine Erhitzung und dann eben eine zweite 05:05.260 --> 05:09.260 Möglichkeit über einen Brennprozess, ein Beletzement herzustellen. 05:09.360 --> 05:13.020 Vor sechs Jahren begann die Zusammenarbeit mit dem Institut für 05:13.020 --> 05:14.020 Technische Chemie. 05:14.480 --> 05:18.400 Damals ging es um einen ebenso beliebten wie schwer recycelbaren 05:18.400 --> 05:23.340 Betonbaustoff, den sogenannten Porenbeton, auch unter dem Markennamen 05:23.340 --> 05:24.460 Itong bekannt. 05:24.760 --> 05:29.440 Der Porenbeton ist ein aufgeblähter Leichtbeton, der einen höheren 05:29.440 --> 05:30.600 Sulfatanteil hat. 05:30.600 --> 05:33.760 Das ist technisch dann ein Problem, dass der Beton nicht so haltbar 05:33.760 --> 05:37.620 und fest wird, weshalb man da eben forschen und entwickeln musste. 05:38.300 --> 05:41.780 Und das haben wir getan in diesem Projekt und mittlerweile gibt es 05:41.780 --> 05:45.000 auch ein Anschlussprojekt, wo wir uns dann mit Beton beschäftigen, 05:45.200 --> 05:46.600 auch mit verschiedenen Industriepartnern. 05:47.160 --> 05:52.080 Denn KIT-Forschenden ist jetzt die Reaktivierung des Zementanteils im 05:52.080 --> 05:53.860 Labormaßstab gelungen. 05:54.060 --> 05:57.220 Also für das REPOST-Projekt, für den Porenbeton, haben wir mit dem 05:57.220 --> 05:59.620 größten Hersteller in Deutschland zusammengearbeitet. 05:59.620 --> 06:03.540 Die machen diese Itong-Steine und die haben das am Ende des Projektes 06:03.540 --> 06:07.220 wieder in ihren Produktionsprozess eingespeist, dieses Altmaterial. 06:07.820 --> 06:10.820 Und da haben wir es wie beim Beton auch, erst so eine Art Granulat und 06:10.820 --> 06:14.500 Staub gehabt und wir haben verschiedene Möglichkeiten ausgetestet, wie 06:14.500 --> 06:18.520 man das Granulat wieder in die Mauersteine reinbekommt und in den 06:18.520 --> 06:19.080 Brechsand. 06:19.780 --> 06:23.780 Und das gleiche machen wir jetzt im Urbanprojekt für Beton und da ist 06:23.780 --> 06:24.880 Holzim der Partner. 06:24.880 --> 06:30.100 Wir bekommen das Abbruchmaterial von einem Industriepartner und dann 06:30.100 --> 06:35.220 wird das aufbereitet, also aufgemahlen in unterschiedliche Fraktionen, 06:35.320 --> 06:39.160 dass die Sieblinien da eingehalten sind von der Körnung des Materials 06:39.160 --> 06:44.280 und dann wird das gebrannt in dem Klinkerofen, Belitt-Klinkerofen, der 06:44.280 --> 06:46.180 jetzt gerade am Campus Nord eröffnet wurde. 06:46.420 --> 06:51.580 Die Reaktivierung des Zementanteils im Altbeton erfordert auch einen 06:51.580 --> 06:51.920 Brennvorgang. 06:51.920 --> 06:56.780 Hier eine möglichst energieeffiziente Lösung zu finden, ist eine der 06:56.780 --> 07:01.120 ganz großen Herausforderungen, will man den Recycling-Kreislauf für 07:01.120 --> 07:03.060 Beton weitgehend schließen. 07:03.400 --> 07:07.280 Wir haben jetzt für das erste Projekt zum Porenbeton verschiedene 07:07.280 --> 07:13.500 Heizmöglichkeiten untersucht, und zwar mit Gas und mit Elektrizität 07:13.500 --> 07:14.740 die Beheizung zu machen. 07:14.900 --> 07:18.880 Das ist, wenn man sich jetzt die CO2-Bilanz anschaut, besser als mit 07:18.880 --> 07:20.220 konventionellem Strom. 07:20.220 --> 07:23.740 Wir haben bei dem Strom dann auch so Szenarien gerechnet mit 100 07:23.740 --> 07:26.300 Prozent erneuerbarem Strom, der dann genutzt werden kann. 07:26.980 --> 07:29.140 Die Anlagen müssen das natürlich zulassen und auch die 07:29.140 --> 07:30.360 Prozesstemperaturen. 07:30.980 --> 07:33.420 Und bislang sind wir da immer noch bei etwa 1000 Grad 07:33.420 --> 07:35.680 Prozesstemperatur, die erreicht werden muss. 07:35.800 --> 07:40.420 Das ist allerdings schon weniger als im Primärzement, da sind wir bei 07:40.420 --> 07:41.960 1400 Grad etwa. 07:42.220 --> 07:44.740 Also das ist schon eine Verbesserung und es wird weiter daran 07:44.740 --> 07:48.660 gearbeitet, diese Prozesstemperatur weiter herabzusetzen, um auch eben 07:48.660 --> 07:50.200 weniger Energieeinsatz zu haben. 07:50.540 --> 07:54.360 Wie viel CO2 könnte auf diese Weise eingespart werden? 07:54.780 --> 07:58.440 Das untersuchen wir auch genau, das kann ich aber aktuell nur aus dem 07:58.440 --> 08:00.140 Porenbetonprojekt sagen. 08:00.260 --> 08:05.540 Da ist es so, dass man bis zu 0,7 Kilogramm CO2-Äquivalent pro 08:05.540 --> 08:08.520 Kilogramm Altmaterial einsparen kann. 08:08.520 --> 08:13.440 Wenn man es vergleicht mit der aktuellen Verwertungsroute und im Fall 08:13.440 --> 08:15.760 vom Porenbeton ist das die Deponierung. 08:16.380 --> 08:19.440 Also da haben wir verglichen, was bringt das Recycling gegenüber einer 08:19.440 --> 08:21.980 Deponierung und da ist die Einsparung erheblich. 08:22.440 --> 08:26.440 Also der Porenbeton, das ist ein Mauerstein, der sehr gerne im 08:26.440 --> 08:30.080 Wohnungsbau eingesetzt wird, Ein- und Mehrfamilienhäuser, der 08:30.080 --> 08:32.140 wunderbare thermische Eigenschaften hat. 08:32.300 --> 08:36.000 Also das Gebäude verliert viel weniger Energie, aber ich kann das 08:36.000 --> 08:39.680 Material aktuell noch nicht recyceln, sondern ich muss es eben 08:39.680 --> 08:40.480 ablagern. 08:40.740 --> 08:43.000 Das liegt unter anderem auch in diesem Sulfatgehalt. 08:43.580 --> 08:50.000 Wir haben in dem Neuprodukt 15% des Inbruttmaterials mit Altmaterial 08:50.000 --> 08:53.500 ersetzt und konnten 13% CO2 einsparen. 08:54.200 --> 08:57.460 Also fast genauso viel wie wir Altmaterial eingesetzt haben, konnten 08:57.460 --> 08:58.620 wir auch CO2 ersparen. 08:58.740 --> 09:02.440 Will man die einschlägigen Qualitätskriterien für Beton einhalten, 09:02.740 --> 09:06.780 kann man immer nur einen Teil des Materials durch Altbeton ersetzen. 09:06.780 --> 09:12.080 Die Expertin ist trotzdem optimistisch, dass sich der Anteil weiter 09:12.080 --> 09:13.120 steigern lässt. 09:13.540 --> 09:16.080 Wir hoffen das sehr stark, aber es ist halt eben nicht eine 09:16.080 --> 09:18.480 Technologie und ein Rezept, sondern es sind verschiedene 09:18.480 --> 09:18.780 Kombinationen. 09:19.500 --> 09:22.700 Es ist zum einen, wie sammle ich das Material ein, wie bereite ich das 09:22.700 --> 09:26.300 auf, was mache ich mit der Gesteinskörnung, was mache ich mit dem 09:26.300 --> 09:30.640 Brechsand, mit welcher Energie, arbeite ich das Elektrizität oder ist 09:30.640 --> 09:35.080 das eben dann Erdgas, betrachte ich die Karbonatisierung noch am Ende 09:35.080 --> 09:35.840 des Prozesses. 09:35.840 --> 09:40.360 Das heißt bei Aufschlagung von CO2, wo das CO2 ins Material 09:40.360 --> 09:44.480 eindiffundiert und dort chemisch sich verbindet und das Material 09:44.480 --> 09:46.080 härtet letztendlich. 09:46.300 --> 09:50.560 Inzwischen wurde eine Pilotanlage auf dem Campus Nord des KIT 09:50.560 --> 09:51.380 errichtet. 09:51.780 --> 09:56.220 Dort wird es darum gehen, wie das Recyceln von Altbeton im 09:56.220 --> 10:00.580 industriellen Maßstab ökonomisch tragfähig gelingen kann. 10:00.580 --> 10:04.060 Wir haben jetzt die Pilotanlage, in der man einige Kilogramm von 10:04.060 --> 10:06.600 diesem recycelten Zement herstellen kann. 10:07.420 --> 10:10.840 Das ist natürlich jetzt noch weit weg von der industriellen Nutzung, 10:11.000 --> 10:13.500 wo mehrere tausend Tonnen am Tag durchlaufen. 10:14.420 --> 10:18.780 Wir sind aber deswegen guter Hoffnung, weil wir in allen Projekten mit 10:18.780 --> 10:21.400 Praxispartnern zusammenarbeiten, die natürlich an der 10:21.400 --> 10:24.020 Industrialisierung des Prozesses interessiert sind. 10:24.020 --> 10:28.820 Und in dem Projekt mit Xella ist eben auch ein Teil des Altmaterials 10:28.820 --> 10:31.880 in ein normales Produktionswerk reingelaufen. 10:32.160 --> 10:35.280 Und es wurde halt da auch schon im industriellen Maßstab getestet und 10:35.280 --> 10:35.940 es hat geklappt. 10:36.220 --> 10:40.320 Die Betonherstellung ist eine der ganz großen Ursachen für 10:40.320 --> 10:43.120 industrielle Treibhausgasemissionen. 10:43.540 --> 10:47.540 Für Frau Dr. Volk werden technologische Fortschritte allein das 10:47.540 --> 10:51.860 Problem der klimaschädlichen Wirkungen des Bausektors nicht lösen 10:51.860 --> 10:52.240 können. 10:52.240 --> 10:57.180 Es muss ihrer Überzeugung nach auch in Richtung Suffizienz nachgedacht 10:57.180 --> 10:57.580 werden. 10:57.920 --> 11:01.000 Wir sollten uns insgesamt einfach Gedanken machen, wann brauchen wir 11:01.000 --> 11:04.640 Baumaterial, wann brauchen wir keins und für welche Nutzungen brauchen 11:04.640 --> 11:05.180 wir das? 11:05.440 --> 11:08.140 Und da fangen wir nicht unbedingt nur beim Recycling und der 11:08.140 --> 11:11.400 Materialwissenschaft an, sondern schon davor bei der Nutzung und dem, 11:11.500 --> 11:12.720 was wir wirklich benötigen. 11:13.420 --> 11:16.680 Da können wir genauso gut einen Hebel haben als in der reinen 11:16.680 --> 11:19.100 Technologieentwicklung von Recyclingprozessen. 11:19.100 --> 11:23.100 Also sich über den Wohnraum oder die Bürogrößen Gedanken zu machen, 11:23.160 --> 11:24.980 die ich dann eben baue oder nutze. 11:25.660 --> 11:28.680 Und da einfach versuchen, den Raum, der da ist, möglichst effizient zu 11:28.680 --> 11:31.520 nutzen oder auch kleiner zu bauen und nicht immer nur größer. 11:31.860 --> 11:34.900 Wir haben seit Jahren, wenn man sich die Statistik anschaut, steigende 11:34.900 --> 11:38.220 Nachfrage von Quadratmetern pro Kopf Wohnfläche. 11:38.340 --> 11:41.020 Und wir sind aktuell bei 70 Quadratmeter pro Kopf. 11:41.480 --> 11:42.520 Ungebrochen steigend. 11:42.520 --> 11:46.540 Und wir sollten uns schon mal die Frage stellen, ob das so viel 11:46.540 --> 11:48.980 erforderlich ist über die Verteilung des Ganzen. 11:49.160 --> 11:52.620 Das ist eine soziale, eine gesellschaftliche Frage, weil teilweise der 11:52.620 --> 11:54.620 Wohnraum sehr ungleich verteilt ist. 11:55.460 --> 11:58.080 Aber den, den wir schon haben, nutzen wir auch nicht besonders 11:58.080 --> 11:58.720 effizient. 11:58.860 --> 12:02.600 Und das ist einfach eine Diskussion, die aktuell völlig zu kurz kommt. 12:02.720 --> 12:06.620 Das wird sehr viel auf Technologieentwicklung haben, Capture und 12:06.620 --> 12:09.020 Storage und solche Sachen geschaut. 12:09.020 --> 12:12.840 Das ist auch eine Möglichkeit, aber wir haben noch viel mehr 12:12.840 --> 12:15.320 Handlungsoptionen, über die wir sprechen könnten.