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Universität Augsburg

08.05.2015

Meeresschnecke als Vorbild: Augsburger Forscher entwickeln Superbeton

Dirk Volkmer hält zwei Abalonen. Forschern der Universität Augsburg dient diese aus Neuseeland stammende Meeresschnecke als Vorbild bei der Entwicklung eines besonders stabilen Betons.
Bild: Stefan Puchner, dpa

Forscher der Universität Augsburg wollen Carbon zur Produktion von Beton verwenden. Die Zementherstellung soll damit ökologischer werden.

Es sind die wenigen Millimeter dünnen Schichten der Muschelschale, die Dirk Volkmer lange Zeit nicht schlafen ließen. Sie stammen von der Abalone, einer Meeresschnecke, auch bekannt als Seeohr. Ihre Stabilität ist bis zu 100 Mal stärker als die von Beton. Ein schimmerndes Exemplar ziert Volkmers Schreibtisch am Institut für Materials Resource Management (MRM) der Uni Augsburg. Der Physiker entwickelt nach dem Vorbild der Muschelschale einen neuartigen Baustoff.

Am MRM steht die Erforschung neuer Materialien und ökologischer Produktionsverfahren ganz oben. Jetzt bekommen die Wissenschaftler dafür vom Freistaat ein neues Gebäude. 43 Millionen Euro soll der 5000 Quadratmeter große Bau kosten, in vier Jahren soll er stehen. Der Superbeton gehört zu den großen Projekten des Instituts und soll der Bauindustrie zu mehr Nachhaltigkeit verhelfen. "Wir sind dicht dran, die Muschelrezeptur zu entschlüsseln", erklärt Volkmer.

Mit einem Mix aus Carbon-Fasern ließen sich bis zu zwei Drittel des Volumens des herkömmlichen Betons einsparen. "Bedenkt man die Ökobilanz der Zementproduktion, hätten wir auf einen Schlag ein Problem weniger", sagt der Forscher. Denn die Herstellung von Beton gehört bislang zu den größten Verursachern des Treibhausgases Kohlendioxid.

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Doch der Physiker warnt auch vor zu viel Euphorie. Denn Carbon ist ein begehrter Baustoff, beispielsweise auch in der Auto- und Luftfahrtindustrie. Wollte man alle Häuslebauer mit dem neuartigen Beton ausstatten, so würde das laut Volkmer den weltweiten Bestand an Carbon übersteigen. "Aktuell ist die Produktion schon so gut wie erschöpft", sagt er. Bislang kommen jedes Jahr rund 40 000 Tonnen des "schwarzen Goldes" auf den Markt.

Michael Heine vom MRM hat sich auf die Entwicklung von Carbonfasern spezialisiert. "Im Vergleich zu traditionellen Baustoffen müssen wir uns bei Carbon keine Gedanken über Haltbarkeit oder Umwelteinflüsse machen", erklärt er. Heine rechnet in den nächsten Jahren mit einer Verdopplung der Produktionsmenge. Dass der Nachschub nicht ausgeht, liegt vor allem am Grundstoff Polyacrylnitril (PAN). Der ist Hauptbestandteil von Polyacryl und in fast jedem Kleidungsstück zu finden. "Bisher werden nur etwa sechs Prozent des jährlichen PAN-Aufkommens zur Carbonherstellung genutzt", erklärt Heine. In dem Augsburger Institut suchen die Wissenschaftler nun nach neuen Produktionsverfahren.

Augsburg ist mit der größte Forschungsstandort für Carbon

Augsburg gehört bundesweit zu den größten Forschungsstandorten im Bereich der kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffe (CFK), wie Carbon auch genannt wird. "Durch die Leichtbauweise trägt die Faserverbundtechnologie den so wichtigen Umweltgedanken mit", sagt Institutsleiter Siegfried Horn.

Zusammen mit Unternehmen und Forschungseinrichtungen wie dem Fraunhofer Institut und dem Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrum werden in Augsburg Projekte bis zur Serienreife begleitet. "Durch unsere interdisziplinäre Herangehensweise sind wir in der Lage, die Prozesskette von der Idee über den Entwurf bis hin zur industriellen Anwendung abzubilden", erklärt Horn. So war das MRM auch an der Konzeption des Airbus A350 beteiligt, die 900er Serie des Fliegers besteht zu mehr als 50 Prozent aus Carbon.

Von der Forschung zur Produktion ist es dann im wahrsten Sinn nicht mehr weit: Carbonteile werden auch von der Augsburger Airbus-Tochter Premium Aerotec, die Flugzeugrümpfe fertigt, verarbeitet. Die räumliche Nähe schaffe gemeinsame Gedanken, erklärt Unternehmenssprecher Jens Krüger über die Zusammenarbeit mit den Forschungseinrichtungen im Augsburger Raum. "Da kann man auch ungewöhnliche Ideen gemeinsam zu einer echten Innovation treiben." Die Kooperation habe bereits zur automatisierten Herstellung von CFK-Bauteilen geführt. Vor wenigen Wochen begann nun in Augsburg die Fertigung von Carbonrümpfen für den A350-1000.  dpa/lby

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