Plastik als Zementersatz: Starker Ökobeton der Zukunft?

Gebrauchte Plastikflaschen, die Fundamente, Brücken oder Gehwege stabiler machen? Studenten des Massachusetts Institute of Technology haben ein Verfahren entwickelt, das Beton stärkt und zusätzlich sowohl Plastikmüll als auch CO₂-Emissionen reduziert. Dabei kommen ganz gewöhnliche PET-Flaschen von der Mülldeponie zum Einsatz. Was es mit dem “Plastik-Beton” auf sich hat, erfahren Sie in diesem Beitrag.

Auf der ganzen Welt suchen Forscher nach Lösungen für umweltfreundlicheres Bauen. Nach jüngsten Schätzungen verursacht die weltweite Betonproduktion rund fünf Prozent des globalen CO2-Ausstoßes. Eine weitere Umweltkatastrophe: Jedes Jahr gelangen mehr als acht Millionen Tonnen Plastikmüll über unsere Küsten und Flüsse ins Meer. Zwei Studenten des Massachusetts Institute of Technology – Carolyn Schaefer und Michael Ortega – haben jetzt eine Technologie entwickelt, mit der es möglich sein könnte, für beide Probleme Abhilfe zu schaffen.

Der „Klimakiller“ der Baubranche ist genau genommen das Bindemittel Zement. Rund 45 Prozent der Beton-Emissionen entstehen durch den chemischen Prozess, wenn Kalk in Zementöfen bei 1.500 Grad Celsius zu Zementklinker umgewandelt wird. Daher untersuchten Schaefer und Ortega, ob sich ein Teil des Zements durch klein gemahlenen Kunststoff aus alten Plastikflaschen ersetzen lässt.

Frühere Studien ließen vermuten, dass die Beimischung von pulverisiertem PET den Beton nicht stabiler, sondern im Gegenteil schwächer machte. Die jungen Forscher suchten also nach einer Methode, um die Struktur des PET zu verändern. Dies gelang ihnen schließlich durch eine Behandlung des Plastiks mit harmloser Gammastrahlung. Wie die Experimente ergaben, führt diese Strahlendusche zu chemischen Umlagerungen in den Polymermolekülen. Es entstehen Querverbindungen zwischen den Molekülketten, die das PET steifer und stabiler machen. Poröse Stellen werden aufgefüllt.

Um die Stabilität des „Plastik-Betons“ zu testen, mischten die Studenten Zement mit feinem Pulver aus den bestrahlten PET-Flaschen und gossen Betonblöcke daraus. Ein Kompressionstest zeigte: Die PET-Betonblöcke waren bis zu 20 Prozent stabiler als Blöcke aus normalem Zement. Gebrauchte Plastikflaschen könnten Fundamente, Brücken, Gehwege und Barrieren also in Zukunft stabiler machen. Schon die Beimischung von 1,5 Prozent PET-Pulver verbessert die Betonstruktur.

Zwei weitere Vorteile: Indem ein Teil des Zements durch Plastik ersetzt wird, können Emissionen bei der Betonproduktion eingespart werden. Gleichzeitig landen weniger PET-Flaschen auf den Deponien. „Die Technologie trägt dazu bei, Gebäude stabiler zu machen, während sie gleichzeitig die Müllmenge und den Ausstoß von CO2 verringert“, so das Fazit von Michael Short vom MIT Department of Nuclear Science and Engineering.

Selbst wenn nur ein kleiner Anteil des Betons durch Plastik ersetzt und das Material so gestreckt werden kann, könnten die schädlichen Auswirkung der Zementindustrie auf die Umwelt drastisch verringert werden. Noch sind sämtliche Verfahren zur Herstellung von Ökobeton - so wie andere Forschungen, die etwa mit dem Ersatz von Zement durch Kalkstein oder Kohlenstofffasern experimentieren - in der Testphase. Eine bauaufsichtliche Zulassung der “grünen” Betonmischungen für tragende Außenwände steht noch aus.

Sie möchten mehr erfahren über den Baustoff Beton? Lesen Sie unseren Beitrag über die Vor- und Nachteile des Bauens mit dem grauen Gold und erfahren Sie, welche Alternativen es bereits für Architekten und Bauherren gibt.