PROJEKTBESCHREIBUNG

Systemanalytisch und ökobilanziell eingebettete Entwicklung von Geopolymerbindern

Veranlassung

Das Tandem Programm der VW-Stiftung fördert Forschergruppen die gemeinschaftlich an einem fachübergreifenden Projekt arbeiten. Gefördert wird die enge Zusammenarbeit zu Fragestellungen, denen bislang in etablierten fachübergreifenenden Kooperationen nicht nachgegangen wird.

Projektidee

Das Projekt basiert auf einer solchen fächerübergreifenden Kooperation in der Materialentwicklung von Geopolymeren zum Einsatz im Bausektor. Die Besonderheit dieser Kooperation liegt in der Kombination üblicher funktions- bzw. eigenschafts- und prozessorientierter Materialentwicklung mit systemanalytischer, lebenszyklusorientierter Fundierung der Entwicklungsschritte im Anwendungsbezug.
Entsprechend ist die Forschergruppe aus Post-Doktoranden zusammengesetzt, die im Fach Bauchemie (A. Buchwald: Kompetenzbereich Geopolymere), im Fach Industrielle Stoffkreisläufe (M. Weil: Kompetenzbereich Stoffstromanalysen und Ökobilanzen von mineralischen Baustoffen, insbesondere Beton sowie ökobilanziellen Untersuchungen zu innovativen Recyclingverfahren in Entwicklung) und im Fach Baustoffe (K. Dombrowski: Kompetenzbereich Dauerhaftigkeit von Zementbetonen und Gesteinskörnungen) promoviert haben.

Im Projekt werden Fragen des Materialkreislaufs und des Umweltnutzens durch Umweltbilanzierung in geeigneten Vergleichssystemen unter Berücksichtigung des Energieeinsatzes bei Herstellung und Nutzung der Materialien sowie ihrer Rezyklierbarkeit gleichberechtigt wie die Fragen der Entwicklung der Eigenschaften der Materialien im Hinblick auf die vorgesehenen Anwendungen behandelt.
Damit wird der Versuch unternommen, die herkömmliche Rangfolge der Materialentwicklung zu durchbrechen und Materialien unter dem heutigen Nachhaltigkeitsanspruch mit darauf angepassten Methoden zu entwickeln.

Die Geopolymere bestehen aus einer Feststoffkomponente (Bindemittel) und einer Flüssigkeitskomponente (alkalischer Aktivator). Als Feststoffkomponente dienen reaktionsfähige silikatisch-aluminatische Stoffe, die sowohl aus primären mineralischen Rohstoffen als auch aus mineralischen Reststoffen gewonnen werden können. Wie die primären Rohstoffe können auch die Reststoffe mit unerwünschten Beimengungen an Problemstoffen, z.B. Schwermetallen, befrachtet sein. Moderne Baustoffentwicklung muss daher neben bautechnischen Vorteilen von Anfang an gewährleisten, dass Schadstofffrachten auf lange Sicht kein Umweltproblem darstellen, sowohl bei der Kreislaufführung als auch bei einer späteren Deponierung.

Aus den zahlreichen möglichen Feststoffkomponenten zur Herstellung von Geopolymeren für bestimmte Anwendungen sollen durch systemanalytische Untersuchungen dieser Anwendungen und ökobilanzielle Vergleiche mit den herkömmlichen Systemen die technisch, ökonomisch und ökologisch vorteilhaften Kandidaten zur weiteren Entwicklung ausgewählt und fortlaufend überprüft werden. Damit verbunden ist auch die Aufgabe, die Methodik der Ökobilanz auf die in vielerlei Hinsicht noch ergebnisoffene Materialentwicklung anzuwenden bzw. anzupassen und vice versa.