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# taz.de -- Bauen ohne den Rohstoff Sand: Kaffeepause für den Sand

> Sand ist eine der wichtigsten Ressourcen und vor allem als Baustoff
> bisher unersetzlich. Weltweit suchen Forschende nach Alternativen.

(IMG) Bild: Sieht aus, als gäbe es Sand wie Sand am Meer, täuscht aber

Was haben Zahnpasta, Computerchips und Klebstoff gemeinsam? In allen
Produkten ist Sand enthalten. Der ist nach Wasser die weltweit
zweitwichtigste Ressource. Besonders für den Bau von Straßen, Dämmen und
Häusern sind die feinen Körner unerlässlich, da sie für die
Betonherstellung oder die Aufschüttung von Land benutzt werden.

Laut einem [1][Bericht des Umweltprogramms der Vereinten Nationen (Unep)]
aus dem Jahr 2022 werden weltweit jährlich [2][50 Milliarden Tonnen Sand]
und Kies verbraucht. Das ist mehr als 16 Mal so viel, wie in Deutschland
Lastwagen jedes Jahr an Gütern transportieren.

Doch Sand ist keine unendliche Ressource. Der Nachschub wird knapper und
die globale Nachfrage steigt. Allein für Beton liegt der Mehrbedarf pro
Jahr bei 5,5 Prozent. Hinzu kommt: Sand ist nicht gleich Sand. Korngröße
und Inhaltsstoffe sind entscheidend – Wüstensand eignet sich beispielsweise
nicht zur Betonherstellung, da der Wind die Körner zu rund geschliffen hat.
Daher suchen Forscher:innen weltweit nach Alternativen.

Kaffeesatz

Fast vier Tassen Kaffee trinken Deutsche jeden Tag im Durchschnitt. Dabei
bleiben jährlich etwa 20 Millionen Tonnen Kaffeesatz übrig. Dieser wird
überwiegend entsorgt. Eine mögliche Lösung für seine Weiterverwertung haben
australische Forscher im August 2023 [3][in einer Studie] in der
Fachzeitschrift Journal of Cleaner Production vorgestellt.

„Wir wollten einen innovativen Weg finden, dem Kaffee eine doppelte Chance
zu geben“, erklärt Rajeev Roychand von der RMIT University in Melbourne,
der Hauptautor der Studie. Die Forscher erhitzten das gebrauchte
Kaffeepulver im Vakuum auf 350 Grad Celsius.

Durch dieses sogenannte Niedrigenergieverfahren entsteht ein
kohlenstoffreiches poröses Material: Kaffee-Biokohle. Die Kohle verwendete
die Forschergruppe in unterschiedlicher Konzentration als Ersatz für Sand –
bis zu 20 Prozent des Sandes tauschten sie in mehreren Schritten damit aus.

Durch ihre Porenstruktur und den Kohlenstoffgehalt speichert die Biokohle
Wasser. Das kann sie bei Bedarf an den ausgehärteten Beton abgeben und so
Mikrorisse, die beim Austrocknen entstehen könnten, verhindern.

Durch diesen Prozess soll die Betonfestigkeit verbessert werden.
Kaffeesatz-Biokohle, die bei 350 Grad hergestellt und als 15-prozentiger
Volumenersatz für Sand verwendet wird, erhöhe die Betonfestigkeit um etwa
30 Prozent, sagen die australischen Forscher.

Doch kann Kaffeesatz im Massenbau eine Alternative zu Sand bieten? Johannes
Kreißig, Vorstand der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB),
stellt das infrage. Er sehe bei Kaffeesatz keine skalierbare Lösung, die
uns in Sachen Ressourcenschonung und somit bei dem Kampf gegen
Verschmutzung weiterbringe, sagt Kreißig. „Selbst wenn aller Kaffeesatz
gesammelt wird, kann damit nur ein verschwindend kleiner Bruchteil des
gesamten Bausandbedarfs gedeckt werden. Zudem sind die mit den Transporten
verbundenen CO2-Emissionen in den Blick zu nehmen.“

Gebrauchte Windeln

Mit einem kuriosen Sandersatz könnte die Baubranche bald in Indonesien
planen: [4][gebrauchte Windeln]. Ein Forschungsteam der japanischen
Universität Kitakyushu will Bauen in Indonesien bezahlbarer machen und
zugleich Mülldeponien entlasten. Das berichteten sie [5][im Mai 2023 in der
Fachzeitschrift Scientific Reports].

Die Wissenschaftler:innen um Bauingenieurin Siswanti Zuraida nahmen
für die Studie als Ausgangsmaterial entsorgte Windeln. Gereinigt,
desinfiziert und geschreddert wurden die Windeln in verschiedenen Anteilen
in Betonmischungen gegeben. Nachdem die Mischungen nach 28 Tagen
ausgehärtet waren, prüften die Forscher:innen die Druckfestigkeit und
mechanischen Eigenschaften der Baustoffproben.

Sie kamen zu dem Ergebnis, dass bei einem dreistöckigen Haus der
Feinkornanteil maximal zu 10 Prozent durch Windeln ersetzt werden kann. Bei
einem einstöckigen Gebäude sind es bis zu 27 Prozent. Je höher das Gebäude,
desto niedriger somit der Anteil an Windeln.

Im Mörtel für Bodenplatten, im Haus oder auf der Terrasse, können die
geschredderten Windeln laut der Studie bis zu 9 Prozent des Sands ersetzen.
Die Forschungsgruppe erklärt, dass das Projekt derzeit noch nicht ohne
Weiteres umzusetzen sei. Zum einen gebe es bislang keine Firmen, die
Einwegwindeln als Recyclingmaterial verwenden, denn bisher werden Windeln
mehrheitlich verbrannt.

Zum anderen erlauben die Bauvorschriften Indonesiens aktuell nur
konventionelle Baumaterialien. Hinzu kommen Probleme bei der Aufbereitung
der Windeln: Der Bedarf an Maschinen zur Zerkleinerung des Abfalls ist
ebenfalls entscheidend für die Produktion von Windelbeton in großem
Maßstab.

Annette Hillebrandt, Architektin und Professorin für Baukonstruktion an der
Bergischen Universität Wuppertal warnt vor der Gefahr des Downcycling. Die
in den Windeln enthaltenen Kunststoffe bekommt man nicht ohne
Komplikationen aus dem Beton heraus. „Wir basteln uns gerade die
Entsorgungsproblematik der Zukunft, wenn verschiedene Stoffgruppen, hier
mineralische und kunststoffbasierte nicht getrennt werden.“ Ähnliche
Bedenken äußert Kreißig. Neben den Schwierigkeiten des Recyclings ist die
Reinigung und das Desinfizieren der Windeln mit einem hohen CO2-Ausstoß
verbunden.

Müllverbrennungsasche

Auf deutschen Deponien lagern riesige Mengen von
Hausmüllverbrennungsschlacken. Und jährlich kommen über fünf Millionen
Tonnen Rückstände dazu. Diese Endprodukte dürfen die Mülldeponien nicht
entsorgen, da sie beispielsweise Schwermetalle, Chloride oder Sulfate
enthalten.

Das führe zu einer „Schönrechnung“, sagt Volker Thome vom Frauenhofer
Institut für Bauphysik (IBP). „Sie verlassen die Deponien nicht, gelten
aber als recycelt.“ Dabei ginge noch mehr: In Müllverbrennungsschlacken
sind Schmelzgranulate enthalten, die extrem hart sind. Diese Stoffe können
ohne weiteres als Sandersatz im Beton verwendet werden, sagt Thome. „Das
ist eine Quelle, die nicht versiegt. Denn solange es Menschen gibt, wird es
Müll geben; solange es Menschen gibt, wird es auch
Müllverbrennungsschlacken geben.“

Damit Müllverbrennungsaschen als Ausgangsstoff von Beton verwendet werden
können, müssen die Aschebestandteile und insbesondere die mineralische
Rückständen aus der Müllverbrennungen möglichst sortenrein getrennt werden.
Dafür wird bei der Aufbereitung zunächst der Grobschrott entfernt, dann
Nicht-Eisenmetalle wie Kupfer oder Messing. Somit werden nicht nur
Schmelzgranulate gewonnen, sondern auch große Mengen an Rohstoffen wie
Kupfer oder Aluminium.

Befinden sich im aufbereiteten Ausgangsstoff Bestandteile wie Metalle oder
Glas, könnte das nachteilige Effekte auf die Eigenschaft von Beton haben.
Derzeit werden Schmelzgranulate noch nicht als [6][Sandersatz] eingesetzt,
da sie zum Beispiel noch Sulfate erhalten. Das Ziel: reine Granulate ohne
Störstoffe. Unterschiedliche Einrichtungen forschen zurzeit daran, diese
Aschen oder Schlacken aufzubereiten. Auch beim Fraunhofer-Institut für
Bauphysik läuft dazu [7][ein öffentliches Projekt namens „ASHCON“.] Aus den
aufbereiteten Aschen sollen Pflastersteine hergestellt werden.

„Bislang haben wir keine Nachteile feststellen können, alle
betontechnologischen Prüfungen gaben bislang keine Beanstandungen“, sagt
Thome. Sollten weitere Untersuchungen positiv verlaufen, strebt das IBP
eine Zulassung beim Deutschen Institut für Bautechnik an. Dann kann die
Verwertung von Hausmüllverbrennungsaschen auf dem Markt umgesetzt werden.

4 Dec 2023

## LINKS

(DIR) [1] https://www.unep.org/resources/report/sand-and-sustainability-10-strategic-recommendations-avert-crisis
(DIR) [2] /Kinder-fragen-die-taz-antwortet/!5825720
(DIR) [3] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652623023636
(DIR) [4] /Windeln/!t5261365
(DIR) [5] https://www.nature.com/articles/s41598-023-32981-y
(DIR) [6] /Umweltschaeden-durch-Sandabbau/!5452581
(DIR) [7] https://www.th-koeln.de/bauingenieurwesen-und-umwelttechnik/einsatz-von-aufbereiteter-muellverbrennungsasche-als-ausgangsstoff-bei-der-betonherstellung_81381.php

## AUTOREN

(DIR) Manuel Rank

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