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Wasserabweisend

Hydrophobierungsmittel sind eine Klasse von Zusatzmitteln, die das Eindringen von Feuchtigkeit in den Mörtel verhindern und gleichzeitig den Mörtel offen halten, damit Wasserdampf diffundieren kann.

Zu den Hydrophobierungsmitteln gehören drei Produktreihen: fettsäurehaltige Metallsalze, Silane und spezielle hydrophobe redispergierbare Polymerpulver.

Die Stückkosten der Fettsäuremetallsalze sind relativ niedrig, aber ihr Hauptnachteil ist, dass es lange dauert, den Mörtel gleichmäßig mit Wasser zu mischen. Die typische Dosierung liegt bei 0,2 bis 1 % der Zementdosierung.

Die spezielle pulverförmige Silan-Produktserie weist eine hohe Hydrophobie auf und lässt sich schnell und gleichmäßig mit Mörtel mischen. Silan kann eine sehr dauerhafte Bindung mit den Hydratationsprodukten des Zements in einer alkalischen Umgebung eingehen. Typische Dosierung 0,1%～0,5% der Zementdosierung

Spezielle hydrophobe re-dispergierbare Polymerpulver-Produktserien können eine gute Hydrophobie bieten, erfordern jedoch eine höhere Dosierung. Die typische Dosierung liegt bei 1 bis 3 % der Zementdosierung. Diese Polymere können auch die Adhäsion, Kohäsion und Flexibilität des Mörtels verbessern.

Thixotropes Schmiermittel

Das thixotrope Gleitmittel ist ein reines, anorganisches, flockiges Silikat, das speziell für trocken gemischte Pulver- und Pastensysteme verarbeitet wird.

Der Rohstoff für thixotrope Schmiermittel ist hauptsächlich silikathaltiges Montmorillonit. Montmorillonit hat ein dreischichtiges Erz mit einer dioktaedrischen Kristallstruktur mit intrakristalliner Quellfähigkeit. Diese Schichten Die durch das quellende Silikat gebildete Struktur kann die wesentliche Viskosität des Systems erhöhen. Die Struktur kann reversibel zerstört werden, wenn die Scherkraft den Grenzwert (Fließgrenze) überschreitet. Die Bildung der Fließgrenze kann die Stabilität des Mörtels verbessern, nachteilige Effekte wie das Absacken oder die Agglomeration des Mörtels überwinden und bei der Herstellung von dickschichtigen Mörteln verwendet werden. Es kann auch die Lagerbeständigkeit von Pastenmörtel und die Anti-Sedimentation von selbstnivellierenden Systemen erheblich verbessern, die Ausfällung von Zusatzstoffen und Pigmenten verhindern und das Auslaufen, die Farbe und die Sekretion hemmen.

Wenn der Mörtel gerührt, gepumpt oder gekratzt wird, reicht die schwache Scherkraft aus, um die Fließgrenze zu überwinden, und das lamellare Silikat wirkt als Schmiermittel, verringert die relative Viskosität und verbessert so die Verarbeitbarkeit des Mörtels.

Das thixotrope Gleitmittel verbessert vor allem die Verarbeitbarkeit, die Öffnungszeit und die Konsistenz von Systemen auf Zementbasis, erhöht die Verarbeitbarkeit und den Durchbiegungswiderstand von Mörteln, Putzen, Grundierungen, Putzmörteln und Klebern sowie die Delaminierung von wasserfestem Selbstnivellierzement.

Die Produkte der thixotropen Schmiermittelreihe werden in Allzweck- und Spezialtypen unterteilt. Um unterschiedlichen Bauverfahren und Anwendungsbereichen gerecht zu werden, eignen sich andere Produktmodelle für verschiedene Mörtelprodukte, wie z. B. Selbstnivelliermörtel, Dekorationsmörtel, Mauermörtel, Putzmörtel, grauer Mörtel, Mörtel zur Außenwandisolierung, Klebstoff, Dichtungsmörtel, Abdichtungsmittel und Fugenmittel.

Beschleunigungsmittel

Ein Beschleuniger ist ein Mittel zur Regulierung des Abbindens, das das Abbinden und Erhärten von Beton und Mörtel beschleunigen kann.
Je nach der chemischen Zusammensetzung ihrer Verbindungen lassen sich Beschleuniger in zwei Kategorien einteilen: anorganische und organische. Das führende Beschleunigungsmittel in China sind in erster Linie anorganische Salze, und der Hauptbestandteil ist Natriumaluminat (Aluminium-Sauerstoff-Klinker). Andere anorganische Salze mit schneller Abbindung sind Natriumkarbonat, Kalziumaluminat, Kalziumfluoraluminat, Magnesiumfluorosilikat, Natriumsilikat, Natriumfluorosilikat, Eisenchlorid, Aluminiumsulfat, Trifluorosilikat und Aluminiumchlorid. Zu den organischen Substanzen, die als Abbindebeschleuniger verwendet werden, gehören Triethanolamin und lösliche Harze wie Polyacrylsäure, Polymethacrylsäure, Hydroxyacrylsäure und Calciumacrylat.

Als Betonbeschleuniger werden die oben genannten Einzelverbindungen nur selten verwendet. Üblich sind vor allem Verbindungen mit beschleunigender Bewertungswirkung. Diese Beschleuniger lassen sich nach ihren Hauptbestandteilen in vier Kategorien einteilen: Beschleuniger auf Aluminium-Sauerstoff-Klinkerbasis, Wasserglasbeschleuniger, neue anorganische Beschleuniger mit niedrigem Alkaligehalt und neue flüssige Verbundbeschleuniger.
Das Beschleunigungsmittel mit Aluminiumoxidklinker als Hauptbestandteil ist derzeit das am häufigsten verwendete Beschleunigungsprodukt. Aufgrund der unterschiedlichen Beschleunigungsmechanismen lassen sie sich in Tonerdeklinker- und Karbonatreihen und zusammengesetzte Sulfoaluminatsysteme unterteilen. Die Hauptbestandteile der Tonerdeklinker- und Karbonatreihe sind Tonerdeklinker, Natriumkarbonat und Branntkalk. Ihr Hauptnachteil ist ihr hoher Alkaligehalt, der die spätere Festigkeit des Betons erheblich beeinträchtigt. Es gibt eine Vielzahl von zusammengesetzten Sulfoaluminat-Beschleunigern, darunter gemischte Sulfoaluminate mit Tonerdeklinker, Vitriolschlamm und Branntkalk als Hauptbestandteile sowie Natriumaluminat, Tricalciumsilikat, Dicalciumsilikat, Calciumoxid- und Zinkoxid-Tonerde-Sauerstoff-Klinker, Alunit und andere Sorten. Dieses Beschleunigungsmittel hat eine ähnliche Wirkung wie der Tonerdeklinker und das Karbonatbeschleunigungsmittel, der Alkaligehalt ist jedoch geringer. Letzteres verwendet Natriumaluminat, Tricalciumsilikat und Dicalciumsilikat als Klinkeranteil und wird durch Kalzinieren von Bauxit und Glaubersalz hergestellt. Durch die Zugabe von Zinkoxid wird die spätere Festigkeit verbessert, aber die frühe Festigkeitsentwicklung ist etwas langsamer. Bei den oben genannten Beschleunigern auf der Basis von Tonerdeklinker handelt es sich durchweg um feste Pulverprodukte mit hohem Alkaligehalt. Daher werden die Reagenzien zu niedrigalkalischen, flüssigen Reagenzien weiterentwickelt, um die Alkali-Aggregat-Reaktion zu überwinden, den Bau zu erleichtern, die Umweltverschmutzung und die Schädigung des menschlichen Körpers zu verringern und die Abbindung zu beschleunigen.
Der Hauptbestandteil des Wasserglasbeschleunigers ist Wasserglas (Natriumsilikat). Die Zugabe einer kleinen Menge Kaliumdichromat, Natriumnitrit und Triethanolamin kann die Viskosität verringern. Das Produkt zeichnet sich durch schnelles Abbinden, Aushärten, hohe Frühfestigkeit und Undurchlässigkeit aus. Es ist dauerhaft und kann bei niedrigen Temperaturen verarbeitet werden, kann aber das Schwinden des Betons erhöhen.
Das neue anorganische Beschleunigungsmittel mit niedrigem Alkaligehalt ist ein neuer Typ, der entwickelt wurde, um die Unzulänglichkeiten der herkömmlichen Mittel mit hohem Alkaligehalt und nachteiligen Auswirkungen auf die Festigkeit von Beton zu überwinden. Diese Art von Mittel hat einen geringen oder keinen Alkaligehalt und schadet dem Beton. Er hat keine Auswirkungen auf die Stabilität, ist leicht verfügbar und kann einfach hergestellt werden. Es setzt sich aus folgenden Bestandteilen zusammen: Natriummetaaluminat, Gasasche, Siliziumdioxidpulver, Tonerdeklinker, kalziniertes Alunit, Zinksulfat, Anhydrit, Branntkalk, Aluminiumsulfat, Kalziumfluorid, Tonerde, Kalziumoxid und Kieselerde.
Neue Arten von zusammengesetzten flüssigen Beschleunigern stellen die Entwicklungsrichtung dar, einschließlich anorganischer Beschleuniger und organischer Verdünner, gemischter Varianten von anorganischen und organischen Beschleunigern und einiger unter Verwendung wasserlöslicher Harze. Der Hauptbestandteil ist das niedrig alkalische organische Beschleunigungsmittel.
Der Beschleuniger in Trockenmörtel wird in Pulverform verwendet. Sein Anwendungsbereich umfasst wasserdichten Dichtungsmörtel, selbstnivellierenden Mörtel, schnelltrocknenden Fliesenkleber und Ausgleichsmörtel.

Entschäumer
Entschäumer ist eine Art von Zusatzstoff, der dazu beiträgt, Luftblasen, die beim Mischen und Bauen von Mörtel eingeschlossen werden oder entstehen, zu lösen, die Druckfestigkeit zu erhöhen und die Oberflächenbeschaffenheit zu verbessern.
Der Entschäumer kann verhindern, dass der Mörtel während des Mischvorgangs Blasen bildet, und so die Benetzung des Pulvers verbessern. Das Entschäumungsmittel kann auch verhindern, dass der Mörtel während des Bauprozesses Blasen bildet, wodurch die Druckfestigkeit des Mörtels verbessert, Defekte auf der Mörteloberfläche verhindert und die Nivellierungsleistung der selbstnivellierenden Mörtelserie verbessert wird.
Das Entschäumungsmittel ist ein Tensid, das die Schaumbildung verhindert oder beseitigt. Es verfügt über eine gute chemische Stabilität, seine Oberflächenspannung ist niedriger als die des zu entschäumenden Mediums, es hat eine besondere Affinität zu dem zu entschäumenden Medium und ist gut dispergierbar. Wirksame Entschäumer können nicht nur den Schaum schnell brechen, sondern auch den Schaum zerstören und seine Regeneration für lange Zeit verhindern.

Es gibt viele Arten von Entschäumungsmitteln, z. B. Silikone, Polyether, Fettsäuren und Phosphate, aber jedes hat seine eigene Anpassungsfähigkeit. Trockenmörtel ist stark alkalisch, und ein Entschäumer muss für alkalische Medien ausgewählt werden. Der in Trockenmörtel verwendete Entschäumer ist ein wasserlöslicher, pulverförmiger Zusatzstoff, der hydraulische Klebstoffe aufbauen kann. Das Produkt reduziert unerwünschte Blasenbildung während der Formulierung und Anwendung. Es eignet sich für neutrale und alkalische Systeme und ist mit den meisten anderen Additiven kompatibel, z. B. mit Tensiden und Derivaten wie Cellulose, Stärke und Stärkeethern sowie wasserlöslichen Polymeren wie Polyvinylacetat.
Entschäumer können in allen trocken gemischten Mörtelformulierungen auf Zement-, Gips- und Kalkbasis verwendet werden, wie z. B. in Spachtelmassen und Abdichtungen auf Gipsbasis, in Bodenausgleichsmassen auf Gips- und Zementbasis und in Selbstnivelliermassen auf Zementbasis. Bei trocken gemischten Mörteln werden als Pulverentschäumer in der Regel Kohlenwasserstoffe, Polyethylenglykol oder Polysiloxan zugesetzt, und die Dosierung beträgt 0,01 % bis 0,2 % der Zementdosierung. Die spezifische Dosierung sollte in Abhängigkeit von den verwendeten Materialien bestimmt werden, und die Parameter können nach Versuchen ermittelt werden.

NACHHALTIGKEIT LEBT VON TRANSPARENZ

Für alle Eisenoxidpigmente, die am Standort Krefeld-Uerdingen hergestellt werden, bietet Lanxess seit Anfang des Jahres vom Institut Bauen und Umwelt (IBU) geprüfte Umweltproduktdeklarationen an. Diese erleichtern es den Herstellern von Bauprodukten, die Umweltauswirkungen ihrer Produkte genauer zu bestimmen. Und in naher Zukunft wird das Spezialchemieunternehmen auch den Carbon Footprint seiner granulierten Eisenoxid-Gelbpigmente durch den Einsatz von “grünem” Natriumhydroxid deutlich reduzieren. All diese Maßnahmen sollen es den Kunden und zum Beispiel den Herstellern von Betonbaustoffen und -produkten erleichtern, eine nachhaltigere Produktstrategie entlang der Wertschöpfungskette umzusetzen.

Nachhaltiges Bauen ist ein wichtiger Baustein auf dem Weg in eine klima- und ressourcenschonende Zukunft. Deshalb rückt der ökologische Fußabdruck von Gebäuden immer mehr in den Fokus – sei es bei öffentlichen Bauvorhaben oder bei industriellen und privaten Wohnprojekten. Der gesamte Lebenszyklus von Gebäuden – von der Bau- und Nutzungsphase bis hin zum Abriss und zur Entsorgung – wird unter die Lupe genommen. Um den ökologischen Fußabdruck von Bauprodukten zu quantifizieren und zu kommunizieren, haben sich in den letzten Jahren Umweltproduktdeklarationen (EPDs) zunehmend durchgesetzt. Sie bilden die Grundlage für konsistente Ökobilanzen für ganze Gebäude. Dieser Trend wird sich in Zukunft noch verstärken, denn viele Zertifizierungssysteme für nachhaltiges Bauen belohnen den Einsatz von Bauprodukten mit EPDs – zum Beispiel von der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB). So wurden allein vom IBU bereits rund 1.500 EPDs von etwa 500 Deklarationsinhabern ausgestellt – und diese Zahl wird im Laufe der Zeit noch steigen. Die Harmonisierung auf europäischer Ebene wird durch die Zusammenarbeit der lokalen EPD-Programmbetreiber im Rahmen der ECOPlatform-Initiative sichergestellt.

EPDs beschreiben, wie sich Baustoffe, Produkte und Bauteile während ihres gesamten Lebenszyklus auf die Umwelt auswirken. Sie basieren auf Ökobilanzen und spiegeln somit die Summe aller Umweltbelastungsfaktoren der verwendeten Baustoffe wider. Sie bewerten beispielsweise, inwieweit die Herstellung und Verwendung von Baumaterialien und die Prozesse am Ende ihres Lebenszyklus zum Treibhauseffekt und zum sauren Regen beitragen, wie viel Wasser im Herstellungsprozess verbraucht wird und wie hoch der Anteil an recyceltem Material ist. Der Erfolg der EPDs in den letzten Jahren ist nicht zuletzt darauf zurückzuführen, dass mit den Product Category Rules (PCR) bereits seit langem standardisierte und konkrete Regeln für ihre Berechnung und Erstellung existieren und insbesondere durch die europäische Norm EN 15804 auch auf produktübergreifender Ebene laufend harmonisiert werden. Damit wird eine glaubwürdige und verlässliche Grundlage mit harmonisierten Bewertungsparametern geschaffen, um mit Hilfe von standardisierten Daten die Nachhaltigkeit von Bauprojekten bewerten und vergleichen zu können.

EPDs haben sich bewährt

EPDs bieten Baustoffherstellern zahlreiche Vorteile, denn sie können damit ihre Nachhaltigkeitsbemühungen dokumentieren und nachweisen. Anhand der Daten der Hersteller können ihre Kunden wiederum Ökobilanzen für Gebäude erstellen und Bauweisen und Produkte umweltgerecht vergleichen. Sie eröffnen auch eine Reihe von Marktchancen, da bei Bauausschreibungen zunehmend EPDs verlangt werden, insbesondere wenn es darum geht, Gebäudezertifikate zu erhalten. EPDs könnten in Zukunft als eine Art “Eintrittskarte” in den europäischen Baumarkt dienen. Denn der Entwurf der neuen europäischen Bauproduktenverordnung sieht vor, dass die meisten in EPDs geforderten Indikatoren auch in die Leistungserklärung für Bauprodukte aufgenommen werden können. Nicht zuletzt geben EPDs den Baustoffherstellern die Möglichkeit, den ökologischen Fußabdruck ihrer Wertschöpfungskette in Bezug auf Prozesse und Materialien zu analysieren und zu optimieren.

Trend zu EPDs für Rohstoffe und Bauprodukte

Bislang wurden EPDs vor allem für fertige Bauprodukte erstellt, um vergleichbare und verlässliche Daten über die Umweltauswirkungen von Gebäuden zu erhalten. Die Rohstoffe für Bauprodukte werden bei der EPD-Verifizierung dagegen traditionell kaum berücksichtigt – mit Ausnahme von Vorprodukten, die aufgrund komplexer chemischer Prozesse oder extrem energieintensiver Produktionsschritte eine dominierende Rolle in der Ökobilanz eines Bauprodukts spielen. Ein Beispiel hierfür ist Zement, der für mehr als 80 Prozent der Treibhausgasemissionen von Beton verantwortlich ist.

Da für viele der in Bauprodukten verwendeten Rohstoffe bisher keine aktuellen EPD-Daten vorliegen, musste häufig auf pauschale Werte zurückgegriffen werden, die oft nur einen vagen Durchschnittswert widerspiegeln und zudem fehlerhaft sind. So gab der Verband der Mineralpigmentindustrie vor einigen Jahren an, dass der durchschnittliche Carbon Footprint von anorganischen Pigmenten, die zur Einfärbung von zementgebundenen Baustoffen verwendet werden, bei rund sechs Kilogramm CO2-Äquivalenten pro Kilogramm Produkt / ±50 Prozent liegt. Die EPD-geprüften Werte für Eisenoxidpigmente von Lanxess liegen jedoch deutlich niedriger, was auch auf die kontinuierlichen Investitionen des Spezialchemieunternehmens in energieeffiziente Prozesse zurückzuführen ist (Abbildung 2). Auf dem Markt setzt sich also zunehmend die Erkenntnis durch, dass präzise EPD-Daten für Rohstoffe die Genauigkeit, Qualität und Glaubwürdigkeit von Bauprodukt-EPD-Daten und Gebäude-Ökobilanzen deutlich verbessern. Dies hat inzwischen auch der Gesetzgeber erkannt. Der Entwurf der neuen europäischen Bauproduktenverordnung enthält Regelungen, die Lieferanten von Bauproduktherstellern verpflichten, verifizierte Daten zum ökologischen Fußabdruck von Rohstoffen zu liefern.

Erfolgreiche Markteinführung

Lanxess begrüßt den Trend zu EPD-zertifizierten Rohstoffen ausdrücklich. Als weltweit erster Hersteller von Eisenoxidpigmenten hat das Unternehmen Anfang 2022 Produkte mit EPD-Nachweis des IBU auf den Markt gebracht und wird dieses Angebot auf sein gesamtes Sortiment an Rot-, Gelb- und Schwarzpigmenten ausweiten, die am Standort Krefeld-Uerdingen hergestellt werden. Das Spezialchemieunternehmen, das mit den bewährten Marken Bayferrox und Colortherm zu den international führenden Herstellern von anorganischen Pigmenten gehört, verspricht sich von seiner Vorreiterrolle einen Wettbewerbsvorteil und dass sich die kontinuierlichen Investitionen in umweltschonende Produktionsverfahren auszahlen. Die EPDs ermöglichen es den Kunden des Unternehmens nicht nur, die Umweltauswirkungen ihrer Produkte wesentlich genauer zu berechnen, sondern bilden auch eine solide Grundlage für den Vergleich der Umweltauswirkungen von Pigmenten verschiedener Rohstoffhersteller.

Wie stark das Bewusstsein für Ökobilanzen und EPDs gewachsen ist, zeigt die äußerst positive Resonanz der Bauindustrie auf die Einführung von EPD-Pigmentprodukten von Lanxess. Dies gilt vor allem für große Baustoffhersteller. Einige von ihnen wollen EPD-verifizierte Rohstoffe wie diese Eisenoxidpigmente zunächst vor allem in besonders nachhaltigen Produktlinien einsetzen. Andere Hersteller wollen Ökobilanzen und EPDs zunehmend zur Grundvoraussetzung für den Einsatz von Rohstoffen machen – und das eher früher als später, wie Lanxess beobachtet hat. Deshalb hat sich das Spezialchemieunternehmen entschlossen, ab dem zweiten Quartal 2023 für alle in Krefeld-Uerdingen hergestellten Eisenoxidpigmente solche Deklarationen anzubieten.

Klimaneutralität bis 2040 angestrebt

Lanxess treibt die Investitionen in energieeffiziente Prozesse bei der Herstellung von Pigmenten weiter voran und sieht dies als Teil seiner Geschäftsstrategie. Unter anderem hat das Unternehmen einen Fahrplan zur weiteren Reduzierung des Carbon Footprints seiner Pigmente aufgestellt. So sollen die Treibhausgasemissionen am Hauptproduktionsstandort in Krefeld-Uerdingen durch neue Technologien und beispielsweise den Bezug von grünem” Strom weiter um rund 50 Prozent gesenkt werden. Diese Maßnahmen sind Teil der Nachhaltigkeitsstrategie des gesamten Spezialchemieunternehmens und zielen darauf ab, sowohl die direkten Emissionen bei der Produktion (Scope 1) als auch die Emissionen beim Einkauf von Energie (Scope 2) und in der vor- und nachgelagerten Wertschöpfungskette (Scope 3) zu reduzieren. Vor drei Jahren hat sich Lanxess das Ziel gesetzt, bis 2040 Klimaneutralität für Scope 1 und 2 Emissionen zu erreichen. Im Jahr 2022 hat das Unternehmen sein Klimaneutralitätsziel auch auf die Scope 3-Emissionen ausgeweitet. Erreicht werden soll dies durch die Umstellung auf nachhaltige Rohstoffe, eine “grüne” Logistik und ein klimaneutrales Produktportfolio. Bis 2030 sollen die Scope-3-Emissionen im Vergleich zu 2015 um 40 Prozent gesenkt werden.

“Grünes” Natriumhydroxid reduziert den Kohlenstoff-Fußabdruck um 40 Prozent

Ein aktuelles Beispiel für die Bemühungen von Lanxess im Bereich Nachhaltigkeit ist die kürzlich beschlossene Maßnahme, bei der Herstellung von granulierten Gelbpigmenten der Marke Bayferrox auch “grünes” Natriumhydroxid einzusetzen. Der Lieferant des lebenswichtigen Rohstoffs stellt diese Basis mit erneuerbaren Energien her. Sie wird in Fällungsprozessen eingesetzt, die zu sehr hochwertigen Gelbpigmenten mit besonderen Eigenschaften wie hoher Farbstärke und thermischer Stabilität führen. Dieser grüne” Rohstoff trägt dazu bei, die CO2-Emissionen bei der Herstellung dieser Produktgruppen um bis zu 40 Prozent pro Kilogramm Pigment zu senken (Abbildung 5). Aufgrund der außergewöhnlichen Nachhaltigkeit dieser Gelbpigment-Produktgruppen plant Lanxess, diese auch verifizieren zu lassen.

NACHHALTIGE NATURFASERBEWEHRUNG FÜR TEXTILBEWEHRTE BETONBAUTEILE

Am Fraunhofer WKI haben Forscher ein Flachsdrehergewebe mit einer biobasierten Beschichtung als Grundlage für eine Naturfaserbewehrung entwickelt. Die nachwachsenden Naturfasern sind regional oder europaweit verfügbar – und eine teilweise biobasierte Beschichtung tragen dazu bei, die CO2-Bilanz der Bauindustrie zu verbessern.

Textilbewehrte Betonbauteile mit einer nachhaltigen Naturfaserbewehrung besitzen ein ausreichendes Verbund- und Zugtragverhalten für den Einsatz im Bauwesen. Das haben die Forscher des Fraunhofer WKI in Zusammenarbeit mit der Hochschule Biberach und dem Industriepartner Fabrino nachgewiesen. Textilbewehrte Bauteile mit Naturfaserbewehrung könnten daher in Zukunft konventionell bewehrte Betonbauteile ersetzen und die Umweltbilanz im Bauwesen verbessern.

Nichtmetallische Bewehrungen für Betonbauteile werden derzeit häufig aus verschiedenen synthetisch hergestellten Fasern – zum Beispiel aus Glas- oder Kohlenstofffasern – hergestellt. Eine ökologische Alternative zu synthetischen Fasern bieten Flachs oder andere Naturfasern. Diese sind weithin verfügbar und sehr nachhaltig, unter anderem aufgrund ihrer nachwachsenden Rohstoffbasis, der Vorteile beim Recycling und des geringeren Energiebedarfs bei der Herstellung. An dieser Stelle setzten die Forscher des Fraunhofer WKI und der Hochschule Biberach in Zusammenarbeit mit einem Industriepartner an. Ihr Ziel war es, zu zeigen, dass sich Verstärkungen aus textilen Fasern ebenso gut für den Einsatz im Bauwesen eignen wie synthetische Fasern.

“Am Fraunhofer WKI haben wir mit einer Webmaschine Drehergewebe aus Flachsfasergarn hergestellt. Um die Nachhaltigkeit zu erhöhen, haben wir eine Behandlung der Flachsgarne zur Verbesserung der Reißfestigkeit, Haltbarkeit und Haftung getestet, die im Vergleich zu petrobasierten Behandlungen ökologisch vorteilhaft ist”, erklärt Jana Winkelmann, Projektleiterin am Fraunhofer WKI. Bei der Beschichtung wurde ein üblicherweise verwendetes erdölbasiertes Epoxidharz erfolgreich durch eine teilweise biobasierte Imprägnierung ersetzt.

An der Hochschule Biberach untersuchten die Forscher das Verbund- und Zugtragverhalten sowie das einachsige Biegebelastungsverhalten von Betonbauteilen mit textiler Bewehrung aus Flachsfasern. Die Wissenschaftler kamen zu dem Ergebnis, dass die naturfaserbasierten textilbewehrten Bauteile mit einer biobasierten Imprägnierung grundsätzlich geeignet sind. Die Eignung zeigte sich sowohl in einer deutlichen Erhöhung der Bruchlast im Vergleich zu un- und unterbewehrten Betonbauteilen als auch in fein verteilten Rissbildern.

Insgesamt tragen regional oder europaweit verfügbare, nachwachsende Naturfasern und eine teilweise biobasierte Beschichtung zu einer Verbesserung der CO2-Bilanz der Bauwirtschaft bei. Damit eröffnet sich für die energie- und rohstoffintensive Bauwirtschaft eine weitere Chance, den steigenden Umwelt- und Nachhaltigkeitsanforderungen gerecht zu werden. “Textilbewehrte Betone ermöglichen leichtere und schlankere Konstruktionen und bieten damit architektonischen Spielraum. Wir möchten die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten von naturfaserverstärkten Betonen weiter erforschen”, sagt Christina Haxter, Mitarbeiterin am Fraunhofer WKI.

NACHHALTIGKEIT LEBT VON TRANSPARENZ

Für alle Eisenoxidpigmente, die am Standort Krefeld-Uerdingen hergestellt werden, bietet Lanxess seit Anfang des Jahres vom Institut Bauen und Umwelt (IBU) geprüfte Umweltproduktdeklarationen an. Diese erleichtern es den Herstellern von Bauprodukten, die Umweltauswirkungen ihrer Produkte genauer zu bestimmen. Und in naher Zukunft wird das Spezialchemieunternehmen auch den Carbon Footprint seiner granulierten Eisenoxid-Gelbpigmente durch den Einsatz von “grünem” Natriumhydroxid deutlich reduzieren. All diese Maßnahmen sollen es den Kunden und zum Beispiel den Herstellern von Betonbaustoffen und -produkten erleichtern, eine nachhaltigere Produktstrategie entlang der Wertschöpfungskette umzusetzen.
Nachhaltiges Bauen ist ein wichtiger Baustein auf dem Weg in eine klima- und ressourcenschonende Zukunft. Deshalb rückt der ökologische Fußabdruck von Gebäuden immer mehr in den Fokus – sei es bei öffentlichen Bauvorhaben oder bei industriellen und privaten Wohnprojekten. Der gesamte Lebenszyklus von Gebäuden – von der Bau- und Nutzungsphase bis hin zum Abriss und zur Entsorgung – wird unter die Lupe genommen. Um den ökologischen Fußabdruck von Bauprodukten zu quantifizieren und zu kommunizieren, haben sich in den letzten Jahren Umweltproduktdeklarationen (EPDs) zunehmend durchgesetzt. Sie bilden die Grundlage für konsistente Ökobilanzen für ganze Gebäude. Dieser Trend wird sich in Zukunft noch verstärken, denn viele Zertifizierungssysteme für nachhaltiges Bauen belohnen den Einsatz von Bauprodukten mit EPDs – zum Beispiel von der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB). So wurden allein vom IBU bereits rund 1.500 EPDs von etwa 500 Deklarationsinhabern ausgestellt – und diese Zahl wird im Laufe der Zeit noch steigen. Die Harmonisierung auf europäischer Ebene wird durch die Zusammenarbeit der lokalen EPD-Programmbetreiber im Rahmen der ECOPlatform-Initiative sichergestellt.

EPDs beschreiben, wie sich Baustoffe, Produkte und Bauteile während ihres gesamten Lebenszyklus auf die Umwelt auswirken. Sie basieren auf Ökobilanzen und spiegeln somit die Summe aller Umweltbelastungsfaktoren der verwendeten Baustoffe wider. Sie bewerten beispielsweise, inwieweit die Herstellung und Verwendung von Baumaterialien und die Prozesse am Ende ihres Lebenszyklus zum Treibhauseffekt und zum sauren Regen beitragen, wie viel Wasser im Herstellungsprozess verbraucht wird und wie hoch der Anteil an recyceltem Material ist. Der Erfolg der EPDs in den letzten Jahren ist nicht zuletzt darauf zurückzuführen, dass mit den Product Category Rules (PCR) bereits seit langem standardisierte und konkrete Regeln für ihre Berechnung und Erstellung existieren und insbesondere durch die europäische Norm EN 15804 auch auf produktübergreifender Ebene laufend harmonisiert werden. Damit wird eine glaubwürdige und verlässliche Grundlage mit harmonisierten Bewertungsparametern geschaffen, um mit Hilfe von standardisierten Daten die Nachhaltigkeit von Bauprojekten bewerten und vergleichen zu können.
EPDs haben sich bewährt
EPDs bieten Baustoffherstellern zahlreiche Vorteile, denn sie können damit ihre Nachhaltigkeitsbemühungen dokumentieren und nachweisen. Anhand der Daten der Hersteller können ihre Kunden wiederum Ökobilanzen für Gebäude erstellen und Bauweisen und Produkte umweltgerecht vergleichen. Sie eröffnen auch eine Reihe von Marktchancen, da bei Bauausschreibungen zunehmend EPDs verlangt werden, insbesondere wenn es darum geht, Gebäudezertifikate zu erhalten. EPDs könnten in Zukunft als eine Art “Eintrittskarte” in den europäischen Baumarkt dienen. Denn der Entwurf der neuen europäischen Bauproduktenverordnung sieht vor, dass die meisten in EPDs geforderten Indikatoren auch in die Leistungserklärung für Bauprodukte aufgenommen werden können. Nicht zuletzt geben EPDs den Baustoffherstellern die Möglichkeit, den ökologischen Fußabdruck ihrer Wertschöpfungskette in Bezug auf Prozesse und Materialien zu analysieren und zu optimieren.
Trend zu EPDs für Rohstoffe und Bauprodukte

Bislang wurden EPDs vor allem für fertige Bauprodukte erstellt, um vergleichbare und verlässliche Daten über die Umweltauswirkungen von Gebäuden zu erhalten. Die Rohstoffe für Bauprodukte werden bei der EPD-Verifizierung dagegen traditionell kaum berücksichtigt – mit Ausnahme von Vorprodukten, die aufgrund komplexer chemischer Prozesse oder extrem energieintensiver Produktionsschritte eine dominierende Rolle in der Ökobilanz eines Bauprodukts spielen. Ein Beispiel hierfür ist Zement, der für mehr als 80 Prozent der Treibhausgasemissionen von Beton verantwortlich ist.
Da für viele der in Bauprodukten verwendeten Rohstoffe bisher keine aktuellen EPD-Daten vorliegen, musste häufig auf pauschale Werte zurückgegriffen werden, die oft nur einen vagen Durchschnittswert widerspiegeln und zudem fehlerhaft sind. So gab der Verband der Mineralpigmentindustrie vor einigen Jahren an, dass der durchschnittliche Carbon Footprint von anorganischen Pigmenten, die zur Einfärbung von zementgebundenen Baustoffen verwendet werden, bei rund sechs Kilogramm CO2-Äquivalenten pro Kilogramm Produkt / ±50 Prozent liegt. Die EPD-geprüften Werte für Eisenoxidpigmente von Lanxess liegen jedoch deutlich niedriger, was auch auf die kontinuierlichen Investitionen des Spezialchemieunternehmens in energieeffiziente Prozesse zurückzuführen ist (Abbildung 2). Auf dem Markt setzt sich also zunehmend die Erkenntnis durch, dass präzise EPD-Daten für Rohstoffe die Genauigkeit, Qualität und Glaubwürdigkeit von Bauprodukt-EPD-Daten und Gebäude-Ökobilanzen deutlich verbessern. Dies hat inzwischen auch der Gesetzgeber erkannt. Der Entwurf der neuen europäischen Bauproduktenverordnung enthält Regelungen, die Lieferanten von Bauproduktherstellern verpflichten, verifizierte Daten zum ökologischen Fußabdruck von Rohstoffen zu liefern.
Erfolgreiche Markteinführung
Lanxess begrüßt den Trend zu EPD-zertifizierten Rohstoffen ausdrücklich. Als weltweit erster Hersteller von Eisenoxidpigmenten hat das Unternehmen Anfang 2022 Produkte mit EPD-Nachweis des IBU auf den Markt gebracht und wird dieses Angebot auf sein gesamtes Sortiment an Rot-, Gelb- und Schwarzpigmenten ausweiten, die am Standort Krefeld-Uerdingen hergestellt werden. Das Spezialchemieunternehmen, das mit den bewährten Marken Bayferrox und Colortherm zu den international führenden Herstellern von anorganischen Pigmenten gehört, verspricht sich von seiner Vorreiterrolle einen Wettbewerbsvorteil und dass sich die kontinuierlichen Investitionen in umweltschonende Produktionsverfahren auszahlen. Die EPDs ermöglichen es den Kunden des Unternehmens nicht nur, die Umweltauswirkungen ihrer Produkte wesentlich genauer zu berechnen, sondern bilden auch eine solide Grundlage für den Vergleich der Umweltauswirkungen von Pigmenten verschiedener Rohstoffhersteller.
Wie stark das Bewusstsein für Ökobilanzen und EPDs gewachsen ist, zeigt die äußerst positive Resonanz der Bauindustrie auf die Einführung von EPD-Pigmentprodukten von Lanxess. Dies gilt vor allem für große Baustoffhersteller. Einige von ihnen wollen EPD-verifizierte Rohstoffe wie diese Eisenoxidpigmente zunächst vor allem in besonders nachhaltigen Produktlinien einsetzen. Andere Hersteller wollen Ökobilanzen und EPDs zunehmend zur Grundvoraussetzung für den Einsatz von Rohstoffen machen – und das eher früher als später, wie Lanxess beobachtet hat. Deshalb hat sich das Spezialchemieunternehmen entschlossen, ab dem zweiten Quartal 2023 für alle in Krefeld-Uerdingen hergestellten Eisenoxidpigmente solche Deklarationen anzubieten.
Klimaneutralität bis 2040 angestrebt

Lanxess treibt die Investitionen in energieeffiziente Prozesse bei der Herstellung von Pigmenten weiter voran und sieht dies als Teil seiner Geschäftsstrategie. Unter anderem hat das Unternehmen einen Fahrplan zur weiteren Reduzierung des Carbon Footprints seiner Pigmente aufgestellt. So sollen die Treibhausgasemissionen am Hauptproduktionsstandort in Krefeld-Uerdingen durch neue Technologien und beispielsweise den Bezug von grünem” Strom weiter um rund 50 Prozent gesenkt werden. Diese Maßnahmen sind Teil der Nachhaltigkeitsstrategie des gesamten Spezialchemieunternehmens und zielen darauf ab, sowohl die direkten Emissionen bei der Produktion (Scope 1) als auch die Emissionen beim Einkauf von Energie (Scope 2) und in der vor- und nachgelagerten Wertschöpfungskette (Scope 3) zu reduzieren. Vor drei Jahren hat sich Lanxess das Ziel gesetzt, bis 2040 Klimaneutralität für Scope 1 und 2 Emissionen zu erreichen. Im Jahr 2022 hat das Unternehmen sein Klimaneutralitätsziel auch auf die Scope 3-Emissionen ausgeweitet. Erreicht werden soll dies durch die Umstellung auf nachhaltige Rohstoffe, eine “grüne” Logistik und ein klimaneutrales Produktportfolio. Bis 2030 sollen die Scope-3-Emissionen im Vergleich zu 2015 um 40 Prozent gesenkt werden.
“Grünes” Natriumhydroxid reduziert den Kohlenstoff-Fußabdruck um 40 Prozent
Ein aktuelles Beispiel für die Bemühungen von Lanxess im Bereich Nachhaltigkeit ist die kürzlich beschlossene Maßnahme, bei der Herstellung von granulierten Gelbpigmenten der Marke Bayferrox auch “grünes” Natriumhydroxid einzusetzen. Der Lieferant des lebenswichtigen Rohstoffs stellt diese Basis mit erneuerbaren Energien her. Sie wird in Fällungsprozessen eingesetzt, die zu sehr hochwertigen Gelbpigmenten mit besonderen Eigenschaften wie hoher Farbstärke und thermischer Stabilität führen. Dieser grüne” Rohstoff trägt dazu bei, die CO2-Emissionen bei der Herstellung dieser Produktgruppen um bis zu 40 Prozent pro Kilogramm Pigment zu senken (Abbildung 5). Aufgrund der außergewöhnlichen Nachhaltigkeit dieser Gelbpigment-Produktgruppen plant Lanxess, diese auch verifizieren zu lassen.