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Dezember 2022 - von Johannes Tiefenthaler, Mitgründer und Co-CEO von Neustark
Mit über einer Milliarde Tonnen pro Jahr ist Beton aus Bau- und Abbrucharbeiten der grösste Abfallstrom der Welt. Das ETH-Spin-off Neustark hat eine Methode entwickelt, mit der sich dieser Abfallstrom in eine Kohlenstoffsenke wandeln lässt, wodurch CO2 dauerhaft aus der Atmosphäre entfernt und somit negative Emissionen erzeugt werden. Hierzu entwickelten sie ein Verfahren, um CO2 zu mineralisieren und in recyceltem Betongranulat zu speichern. Im Jahr 2017 begann das Unternehmen mit der Entwicklung und 2022 konnte es dieses im Rahmen von DemoUpCARMA erstmals im industriellen Massstab anwenden.
Die Recyclingströme: Zusammenarbeit mit den Betonherstellern
Um den inländischen Weg hin zu einer CO2 -Abscheidung, -Gebrauch und -Speicherung (CCUS) zu untersuchen, arbeitet Neustark mit dem Betonhersteller Kästli zusammen. Kästli stellt zwei Recyclingprodukte her, die CO2 binden können: Betongranulat und Betonschlämme. Ein zentraler Faktor für das Projekt ist, dass das CO2 biogen ist.
Das Betongranulat wird durch das Zerkleinern von Abbruchbeton hergestellt, der vom Abriss von Bauwerken stammt. Es lässt sich anschliessend im Strassenbau oder für die Produktion von neuem Beton verwenden. Nach der Zerkleinerung wird das Betongranulat über Förderbänder zu Silos transportiert, wo es zwischengelagert wird. Betonschlämme sind ein Nebenprodukt, das bei der Reinigung von Betonmischfahrzeugen und Betonmischanlagen anfällt. Dieser Schlamm setzt sich in der Regel aus Wasser und einem Feststoffgehalt (hauptsächlich Zement und Sand) von weniger als 10 % zusammen. Er wird jeweils in einem Becken aufgefangen und als Wasserersatz Fertigbeton beigemischt.
Die Physik: Umwandlung von CO2 in Gestein
Sowohl das Betongranulat als auch der Betonschlamm enthalten Zementhydratphasen. Diese befinden sich in Kontakt mit Wasser in einem fest-flüssig Gleichgewicht. Ein Teil des hydratisierten Zements ist im Wasser gelöst und liegt als ionische Spezies vor. Da auch CO2 von diesem Wasser absorbiert wird, entsteht ein neues Mineral, das eine geringere Löslichkeit als die hydratisierten Zementphasen aufweist – und voilà: es bildet sich Kalziumkarbonat (CaCO3). Das CO2 und der hydratisierte Zement gehen also eine chemische Umwandlung ein und bilden ein Gestein. Bei diesem Karbonatisierungsprozess wird pro Kilogramm CO2 so viel Wärme freigesetzt, dass sich die Temperatur von 1’000 kg Beton um vier bis fünf Grad Celsius erhöht.
CaCO3 gilt als eine der dauerhaftesten Arten, um Kohlenstoff zu binden. Nur Temperaturen von über 600°C oder sehr starke Säuren könnten das gebundene CO2 wieder freisetzen. Damit ist sichergestellt, dass das CO2 im Beton gespeichert bleibt, auch wenn dieser nach der Wiederverwendung erneut abgerissen wird.