Zukunftspreis für neuartigen Carbonbeton

CarbonbetonCarbonfasern machen den Beton haltbar und stabil. Foto: Ansgar Pudenz/Deutscher Zukunftspreis

Der diesjährige,  mit einer Viertelmillion Euro dotierte Deutsche Zukunftspreis des Bundespräsidenten wird  für einen klimafreundlichen Carbonbeton verliehen. Bei diesem revolutionären Rohstoff ist  Deutschland dank eines Forschungsprojekts  seit 2014 führend.

Carbonfasern können nicht rosten – das ist ihr großer Vorteil gegenüber Stahl. Zudem  sind leicht und noch dazu stabiler als dieser traditionelle Baustoff, der Beton stabil macht. Somit können Bauteile, die aus sogenanntem Carbonbeton hergestellt werden,  schlanker sein als gleichwertigem Stahlbeton. So lässt sich mit dem neuartiger Beton  rund die Hälfte an Rohstoffen und Energie einsparen, was auch dem Klimaschutz dient. Diese technische Meisterleistung hat nun der Bundespräsident Joachim Gauck mit dem Deutschen Zukunftspreis gewürdigt. Der Preis ehrt herausragende technische, ingenieur- und naturwissenschaftliche Leistungen, die zu anwendungsreifen Produkten führen.

Unter den drei Finalisten auch ein Team aus Baden-Württemberg

In  seinem Geleitwort zum Preis lobte der Bundespräsident die große Innovationskraft dieser Auszeichnung: „Sie folgen einer großen Idee, sind wissenschaftlich exzellent und haben wirtschaftliches Potenzial – das zeichnet alle Projekte aus, die für den Deutschen Zukunftspreis nominiert werden.“ Drei solcher Forschungsprojekte waren in diesem Jahr für die renommierte Auszeichnung vorgeschlagen worden, darunter wieder einmal eines aus Baden-Württemberg: „Die Vision vom reibungslosen Antrieb – Beschichtung halbiert Energieverluste“ so der Titel eines dreiköpfigen Teams von Forschern der Daimler AG in Ulm und der Gebrüder Heller Maschinenfabrik in Nürtingen. Ebenfalls in die Endrunde schaffte es die Autokonkurrenz aus München: BMW war mit dem Kooperationspartner Osram mit dem Projekt „Laserlicht im Auto – mit Sicherheit und Weitblick in die Zukunft“ nominiert.
Das Rennen gemacht hat nun ein Team aus Sachsen: „Das faszinierende Material Carbonbeton – sparsam, schonend, schön“, heißt das Projekt, das von Manfred Curbach, Chokri Cherif und Peter Offermann von der Technischen Universität Dresden eingereicht wurde. Die Wissenschaftler haben in jahrelanger Forschungsarbeit einen neuartigen Beton-Werkstoff geschaffen, der deutlich widerstandsfähiger als Stahlbeton ist und außerdem neue Gestaltungsmöglichkeiten am Bau eröffnet. Erreicht wird dies durch ein Geflecht aus feinen Fasern aus Kohlenstoff – daher  der Name Carbonbeton. Carbonfasern werden auch im Flugzeug- und Fahrzeugbau sowie in hochwertigen Fahrradrahmen verwendet.
Im traditionellen Stahlbeton wird die Druckfestigkeit von Beton mit der Zugfestigkeit von Stahl kombiniert. Doch für die Herstellung ist viel Energie erforderlich – hohe Emissionen des Klimagases CO2 sind die Folge. Hinzu kommt, dass viele Betonbauwerke – auch Brücken – nun in die Jahre kommen. Dann können sie zu einem Sicherheitsrisiko werden, weil der Stahl nach einer Lebensdauer von 40 bis 80 Jahren korrodiert.

Carbonbeton ist leichter und beständiger als Stahl

Nach Angaben der Dresdener Forscher sind die als Betonbewehrung verwendeten Carbonfasern noch fester als Stahl, dazu leichter und beständiger.  So könnte Bauwerke aus Carbonbeton wesentlich länger halten als heutige Betonbauten. 200 Jahre seien keine Illusion, meinte Manfred Curbach, der Sprecher des Teams. Nun könne ein Paradigmenwechsel im Bauwesen erfolgen – hin zu mehr Nachhaltigkeit.
Allerdings ist Carbonbeton pro Kilo noch teurer als Stahlbeton. Dennoch dürfte sich der Einsatz des Materials etwa bei der Instandsetzung bedrohter Bauwerke lohnen. Wie die Forscher berichten, lässt sich so seit 2006 die Lebensdauer von Gebäuden, Brücken und Fassadenelementen verlängern. Hierzu wird eine dünne Schicht Carbonbeton aufgebraucht. Auch bei Neubauten kann sich der Einsatz des neuartigen Materials lohnen. Während Stahlbeton-Fassadenplatten acht Zentimeter dick sind, genügen bei Carbonbeton zwei Zentimeter. So lassen sich Herstellungs-, Transport- und Montagekosten sparen. Insgesamt, so die Forscher, seien die Werkstoffkosten von Carbon bezogen auf die Leistung mit denen von Stahl vergleichbar. Offen ist bisher allerdings die Frage, wie sich künftig Carbonbeton recyceln lässt.
Die  Wissenschaftler der TU Dresden betonen nicht ohne Stolz, dass Deutschland bei der Erforschung von Grundlagen und Anwendung dieses „revolutionären Baustoffs weltweit führend“ sei. Diese Rolle soll durch das 2014 ins Leben gerufene Forschungsprojekt „C3 – Carbon Concrete Composite“ gefestigt werden. Daran beteiligt sind rund 140 Institute und Unternehmen, das Bundesforschungsministerium  steuert 45 Millionen Euro bei. Das Ziel ist ehrgeizig: Von den weltweit 160 Millionen Tonnen Stahl, die zum Bewehren von Beton genutzt werden, sollen in den kommenden zehn Jahren rund 20 Prozent durch Carbonfasern ersetzt werden.

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