47 Prozent fester: Besserer Beton mit recycelten Masken

47 Prozent fester: Besserer Beton mit recycelten Masken
Foto: Washington State University

Gebrauchte medizinische Masken lassen sich auch dafür verwenden, Beton stärker und langlebiger zu machen. Das hat vor Kurzem ein Forschungsteam nachgewiesen. Demnach war die mit winzigen Maskenfasern versehene Zementmischung nach einem Monat Aushärtung um 47 Prozent fester als üblicherweise verwendeter Zement. Außerdem reduziert diese Mischung die benötigte Zementmenge und spart dadurch CO2 ein.

Es klingt etwas skurril, aber medizinische Einwegmasken können tatsächlich auch nach der Benutzung noch einer sinnvollen Verwendung zugeführt werden. Denn medizinische Masken bestehen an den Stellen mit Hautkontakt aus einem Polypropylen- oder Polyestergewebe, während eine ultrafeine Polypropylenfaser für die Filterschichten verwendet wird. Die Forschenden der Washington State University entfernten in einem Forschungsprojekt die Metall- und Baumwollschlaufen der Masken und schnitten sie anschließend auf. Dann produzierten sie aus dem Gewebe winzige Fasern mit einer Länge von fünf bis 30 Millimetern, gaben sie in eine Lösung aus Graphenoxid und integrierten sie anschließend in gewöhnlichen Portlandzement. Das ist die weltweit am häufigsten verwendete Zementart und ein wesentlicher Bestandteil von Beton. Das Graphenoxid bildet ultradünne Schichten, die sehr gut an den Faseroberflächen haften. Auf diese Weise behandelte Mikrofaser absorbieren oder leiten Bruchenergie ab, die ansonsten zu winzigen Rissen im Beton führen würde. Solche Risse können sich anschließend verbreitern und zum Versagen des Materials führen.

Maskenfaser im Beton verringern CO2-Emissionen

Mikrofaser können also nachweislich den Beton verstärken. Darüber hinaus reduzieren sie eventuell aber auch die für ein Projekt benötigte Zementmenge oder verlängern die Lebensdauer des Betons. Dadurch können Bauherren und Eigentümer sowohl Geld als auch CO2-Emissionen einsparen. Für den Klimaschutz ist insbesondere Letzteres interessant. Bei der klassischen Zementherstellung handelt es sich nämlich um einen CO2-intensiven Prozess, der weltweit für bis zu acht Prozent der CO2-Emissionen verantwortlich ist. Ein mit Mikrofasern verstärkter Beton ist in der Lage, diesen Anteil zu verringern. Neu ist der Einsatz solcher Fasern für die Betonproduktion nicht. Bisherige Lösungen waren aber oft relativ teuer. Medizinische Masken werden jetzt bestenfalls zu einer preisgünstigeren Alternative und lösen wie auch schon in einem anderen Forschungsprojekt im Straßenbau ein Abfallproblem. Ohne Wiederverwendung verbleiben Einwegmasken nämlich mitunter jahrzehntelang in der Umwelt und werden zum Risiko für das Ökosystem.

Fasern aus alter Kleidung sind eventuell ebenfalls wie Masken nutzbar

„Diese Abfallmasken könnten ein wertvolles Material sein, wenn man sie richtig verarbeitet“, sagt Xianming Shi. Er ist Professor und Interimsvorsitzender der Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwesen in Washington und einer der Autoren des Artikels in Material Letters. In weiteren Studien testet das Forschungsteam, ob die mit Graphenoxid behandelten Mikrofasern Beton auch vor Frostschäden und Enteisungschemikalien schützen, die auf Straßen verwendet werden. Zugleich möchte es prüfen, ob sich die bei den Masken eingesetzte Technologie auch für das Recycling anderer Polymer-Materialien wie weggeworfene Kleidung nutzen lässt.

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