Beton ist der meistgenutzte Baustoff der Welt. Die Herstellung des Bindemittels Zement ist jedoch für bis zu 10 % der globalen CO2-Emissionen verantwortlich. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung erforscht daher neue Betonmischungen, die auf erneuerbaren Ressourcen basieren. Ein Ergebnis ist ein Bio-Beton, dessen Bindemittel zum Teil aus ungenutzten Schalen der Maniokwurzel besteht.
Eine Option nachhaltigeren Beton zu entwickeln, besteht darin, den Zementanteil zu verringern und stattdessen Substanzen mit ähnlichen Eigenschaften in den Baustoff zu mischen. Flugaschen aus der Steinkohlenverbrennung und Hüttensande aus der Eisenerzgewinnung werden dafür bereits weltweit eingesetzt. Aber nicht überall auf der Welt fallen solche Industrieabfälle in ausreichender Menge an. Das gilt beispielsweise für Afrika.
„Wir müssen nach passenden lokalen Alternativen schauen, statt Hüttensand aus Asien nach Ostafrika zu verschiffen, so wie es derzeit geschieht“, fordert Dr. Wolfram Schmidt vom Fachbereich Baustofftechnologie der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM). In Kooperation mit der Universität Lagos in Nigeria hat die BAM daher eine clevere Lösung entwickelt: einen Bio-Beton, dessen Bindemittel zum Teil aus ungenutzten Schalen der Maniokwurzel besteht, die in Afrika in großen Mengen anfallen.
Zement aus Pflanzenreststoffen
Die Maniok-Pflanze ernährt weltweit eine halbe Milliarde Menschen und wird vor allem in Westafrika sehr häufig angebaut. Dort ist sie unter dem Namen „Cassava “ bekannt. Die essbare Wurzelknolle dieser Pflanze wird bei uns als Maniok vermarktet und auch als „Tropenkartoffel“ bezeichnet.
Die Wurzelschalen dagegen sind ungenießbar und auch für Tiere unverdaulich. Es handelt sich um landwirtschaftliche Abfälle, die sogar ökologische Probleme verursachen können – zumindest, wenn sie in so großen Mengen anfallen wie in Nigeria, das 20 % der weltweiten Maniok-Ernte produziert. „Die Schalen sind in Nigeria ein echtes Umweltproblem“, erläutert Wolfram Schmidt „Sie werden auf Halden abgelagert, ziehen Insekten an, entwickeln einen unangenehmen Geruch und können das Grundwasser verschmutzen.“
Eine Verwendung der Schalen zur Herstellung von Bio-Beton könnte sich für Mensch und Umwelt daher als echte Win-Win-Situation erweisen. Dafür werden die Schalen zunächst in einem Ofen verbrannt. „Ihre Asche enthält große Mengen an Siliziumdioxid und Aluminiumoxid und eignet sich damit gut als Zementersatz im Beton“, erklärt Schmidt. Positiver Nebeneffekt: Bei der Verbrennung der Schalenreste wird auch noch Energie erzeugt.
Bevor die Schalen in den Ofen kommen, werden sie übrigens bei etwa 70 °C ausgekocht, um die anhaftende Stärke zu gewinnen. Die kann man dann als Verflüssiger dem Beton beimischen, um dessen Verarbeitungseigenschaften zu verbessern. Maniok-Stärke als organisches Zusatzmittel trägt auch dazu bei, dass das Anmachwasser bei der Betonerhärtung langsamer verdunstet. Auch das ist ein willkommener Effekt im heißen Afrika, wo man den Beton selbst für den Bau mehrgeschossiger Gebäude oft erst auf der Baustelle mischt.
Kooperation mit Universität Lagos
Bei der Entwicklung des Betons aus Maniok kooperierte die BAM mit dem nigerianischen Professor Kolawole Adisa Olonade von der Universität in Lagos, der bereits seit einigen Jahren an der Verwertung von Cassava-Schalen durch Verbrennung forscht. Das gemeinsam erarbeitete Verfahren zur Verwendung als Zementersatz kommt möglicherweise genau zur richtigen Zeit, denn auf Afrikas Baustellen wächst der Betonbedarf seit Jahren rasant.
Mit dem grünen Beton aus lokal anfallenden Pflanzenreststoffen könnte Afrika zumindest einen Teil seines Betonhungers stillen, ohne dabei auf klimaschädlichen Zement zu setzen. Wolfram Schmidt sieht sogar das Potenzial für eine echte Sprunginnovation: „Es geht darum, bestimmte althergebrachte Bautechniken, die zu viel Energie und CO2 verbrauchen, in Afrika gar nicht erst anzuwenden. Ähnlich wie mit der Festnetztelefonie. Die hat Afrika nie berührt. Deshalb ist Afrika im Bereich mobiler Märkte und Transaktionen weltweit häufig Innovationstreiber.“
Für ihre Forschung zum Bio-Beton wurden Schmidt und Kolawole Adisa Olonade bereits 2018 mit dem deutsch-afrikanischen Innovationspreis des Bundesministeriums für Bildung und Forschung ausgezeichnet. Mithilfe des Preisgeldes entstand das erste Gebäude aus Cassava-Beton: ein Wartehäuschen auf dem Gelände der Universität in Lagos, das gleichzeitig als Informationszentrum für nachhaltiges Bauen dient.
In Deutschland kann man sich über den nachhaltigen Bio-Beton seit Mai im Berliner Futurium informieren. Dort wird das Material in der neuen Ausstellung „ Schätze der Zukunft “ vorgestellt. Die Besucher erhalten Informationen über die Bestandteile der Maniok-Wurzel und ihre Verwendungsmöglichkeiten in der Betonherstellung.
