„Die Arbeit leistet einen wesentlichen Beitrag dazu, die CO₂-Emissionen der Zementindustrie durch Reduktion des Klinkeranteils zu senken und das materialwissenschaftliche Prozessverständnis des Aushärtens neuartiger Bindemittelrezepturen zu vertiefen“, erklärt der Betreuer der Arbeit, Prof. Dr. Daniel Vollprecht vom Lehrstuhl Resource and Chemical Engineering.

Ressourcen effizienter nutzen

In ihrer Arbeit hat Nina Hümmer, die mittlerweile Materials Science & Engineering an der Universität Augsburg im Master studiert, alkalisch aktivierte Bindemittel untersucht. Als nachhaltigere Alternative zu herkömmlichen Zement gewinnen diese an Bedeutung. Sie erhärten nicht durch Zugabe von Wasser, sondern von alkalischen Aktivatoren. Bisher werden als Ausgangsmaterialien vor allem Kaolinit, Hüttensand und Flugaschen verwendet. Mittels Röntgenbeugung (XRD) hat Hümmer herausgefunden: Als Ausgangsmaterial eignen sich ebenfalls schwarzer Hüttensand, also glasig erstarrte Elektroofenschlacke, und Kupolofenschlacke, die als industrielle Reststoffe in der Stahl- bzw. Gusseisenproduktion anfallen.

Zudem hat Hümmer in ihrer Arbeit gezeigt, dass alkalisch aktivierte Bindemittel auch zur Agglomeration von Gießereistäuben eingesetzt werden können. Zwar dauert die Erhärtung mit Gießereistäuben etwas länger, aber es entstanden die gleichen Reaktionsprodukte.

Ein Schritt hin zur Kreislaufwirtschaft

Ihre Erkenntnisse sind ein Schritt hin zu maßgeschneiderten Kombinationen von Reststoffen aus der Zement- und Metallindustrie ­– und somit ein Beitrag dazu, Ressourcen effizienter zu nutzen und das Klima zu schonen. „Hümmers Arbeit illustriert das Potenzial der sektorübergreifenden Kreislaufwirtschaft zwischen Metallurgie und Gesteinshüttenwesen“, erklärt Vollprecht. Er unterstreicht zudem Hümmers äußerst sorgfältiges und wissenschaftlich fundiertes Vorgehen, das eine Brücke von der Grundlagenforschung zur angewandten Forschung schlage.

Hümmers Ansatz überzeugte die Jury des Förderpreises: „Ihre erstmalige Untersuchung von ‚schwarzem Hüttensand‘ und Kupolofenschlacke als Bindemittel ist von großer Bedeutung für die Branche“, heißt es in der Begründung. „Die Jury war beeindruckt von der methodischen Präzision und dem hohen wissenschaftlichen Wert der Arbeit.“

Neues Forschungsfeld

Die Arbeit von Hümmer steht beispielhaft für das neue Forschungsfeld der „Abfallmineralogie“, das an der Schnittstelle zwischen Umwelttechnik und Materialwissenschaft am Lehrstuhl für Resource and Chemical Engineering der Universität Augsburg entwickelt wird. Es beschäftigt sich mit der Anwendung mineralogischer Methoden wie in diesem Fall der Röntgenbeugung in der Abfallwirtschaft und stärkt die Stellung des Instituts für Materials Resource Management an der Universität Augsburg als süddeutsches Kompetenzzentrum für Ressourceneffizienz und Materialentwicklung.

Über die Vergabe des Preises hat eine fachkundige Jury entschieden, darunter Prof. Dr. Carsten Drebenstedt (TU Bergakademie Freiberg), Thomas Kralinski (Sächsisches Staatsministerium für Wirtschaft, Arbeit, Energie und Klimaschutz) und Bert Vulpius (Unternehmerverband Mineralische Baustoffe UVMB).

Die Stiftung Steine-Erden-Bergbau und Umwelt wurde 1995 ins Leben gerufen. Ihr Ziel ist es, den Dialog zwischen Bergbau, Umwelt und Wissenschaft zu stärken und zukunftsweisende Lösungen für eine verantwortungsvolle Rohstoffgewinnung und effektive Landschaftsgestaltung zu fördern. Stifterin ist das Unternehmen Holcim Deutschland.

cg