Sonocrete: Innovation in der Betonherstellung
In der Welt der Bauindustrie und der Herstellung von Betonprodukten bahnt sich eine aufregende Innovation ihren Weg: Sonocrete. Das Verfahren des Lausitzer Startups zur Herstellung von klimafreundlichem Qualitäts-Beton ist weltweit einzigartig und eröffnet eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Reduzierung von CO2-Emissionen.
Die Beton- und Zementindustrie trägt weltweit 8% zu den globalen CO2-Emissionen bei, und die Bauindustrie strebt wie viele andere Branchen eine Netto-Null-Emission an. Das Hauptproblem liegt dabei im Zement, bzw. dem sogenannten Zementklinker. Handelsüblicher Zement besteht in der Regel aus ca. 98% Zementklinker. Er ist ein unverzichtbarer Bestandteil der Betonherstellung, denn er gibt dem Beton die Festigkeit. Gleichzeitig ist er jedoch für einen Großteil der enormen Emissionen verantwortlich.
Die Emissionen sind hauptsächlich auf den Zementherstellungsprozess zurückzuführen. Einerseits wird Kalksteinmehl in auf 1450°C erhitzten Drehrohrofen gebrannt, wodurch das im Gestein gebundene CO2 freigesetzt wird, und der Klinker entsteht. Andererseits werden fossile Brennstoffe zur Erzeugung der erforderlichen hohen Temperaturen verwendet. Etwa 60% der Emissionen stammen aus dem freigesetzten CO2 im Kalksteinmehl, während ca. 40% auf die Verbrennung fossiler Brennstoffe zurückzuführen sind.
Um diesem Umweltproblem zu begegnen, wurden bereits klimafreundlichere Zemente entwickelt. Diese haben einen geringeren Klinkergehalt als zuvor verwendete Zementsorten. Allerdings haben sie den Nachteil, dass sie den Beton langsamer aushärten lassen, was die Produktionszyklen in Betonfertigteilwerken und somit deren Wirtschaftlichkeit beeinträchtigt.
Klimafreundlichere Betonmischungen haben geringere Frühdruckfestigkeit
Und genau hier setzt Sonocrete an:
Die Sonocrete-Vormischanlage beschleunigt die Reaktion des Zements durch den Einsatz von Hochleistungsultraschall. Dazu wird ein Teil des Zements und ein Teil des Wassers in der Anlage vorgemischt und mit Ultraschall behandelt. Der Ultraschall erzeugt in der Zementsuspension Kavitation, was zu extremen Bedingungen führt und zur besseren Dispersion und zur schnelleren Bildung von festigkeitsgebenden C-S-H-Phasen beiträgt. Nach einer Reifezeit wird diese aktivierte Suspension zu Mischbeginn mit den restlichen Zutaten in den Betonmischer gegeben. Die eigentliche Produktion des Betons und der Bauteile wird nicht verändert. Dieser Vormischprozess beschleunigt die Hydratation des Betons erheblich und hat das Potenzial, die Betonherstellung wesentlich umweltfreundlicher zu gestalten. Denn die schnellere Hydratation erlaubt eine Reduzierung des Klinkergehalts bei gleichbleibender Festigkeit und Qualität ohne den Einsatz von Wärme oder chemischer Aktivatoren.
Vergleich CSH-Phasen-Wachstum unter Rasterelektronenmikroskop
Praxiserprobt und bereit für die Zukunft
Das System beruht auf 10-jähriger Forschung zur ultraschallgestützten Betonerhärtung von Dr. Christiane Rößler von der Bauhaus Universität Weimar, und Dr. Ricardo Remus, Geschäftsführer von Sonocrete. Gemeinsam haben sie 2018 die Sonocrete GmbH als Spin-off gegründet. Seitdem hat die Sonocrete-Forschung ihren Sitz in Cottbus. Das System wurde aber nicht nur im Labor getestet, sondern auch in realen Betrieben. 2021 hat das Team von Sonocrete einen Prototyp in Industrie Größe entwickelt. Mit diesem tourte das Sonocrete-Team über ein Jahr lang durch mehrere Betonwerke in ganz Deutschland und Österreich und unterstützte dort die Betonproduktion. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Technologie nicht nur theoretisch funktioniert, sondern auch in der Praxis. Das größte Projekt war die Unterstützung der Produktion von klimafreundlichen Betonstützen und -bindern für das große Instandsetzungswerk der Deutschen Bahn in Cottbus. Dieses Projekt wurde auch medial beworben (https://youtu.be/9CmTytnH3qo). Hier konnten ebenfalls 30% der CO2-Emissionen eingespart werden.
Sonocrete-Prototyp im Einsatz
Einsetzbar in jedem Fertigteilwerk
Einer der großen Vorteile der Sonocrete-Anlage ist, dass es in nahezu jedem Betonfertigteilwerk integriert und eingesetzt werden kann. Die Technologie funktioniert als Bypass-System und lässt sich nahtlos in bestehende Produktionsprozesse integrieren, ohne dabei die übliche Betonproduktion wesentlich zu verändern. Die erste Anlage wurde bereits in einem Betonfertigteilewerk in Nordrhein-Westfalen installiert und zwei weitere werden bis Jahresende fertiggestellt. 2024 ist dann das erste volle Produktionsjahr mit 10 bis 12 geplanten Anlagen.