Kann die Betonwelt atmen?
Wir sind uns der grundlegenden Probleme der heutigen Welt sehr wohl bewusst: Hunger, Krieg, Terrorismus, Umweltverschmutzung, Erwärmung des Klimas. Angesichts so vieler Bedrohungen, die hauptsächlich durch die Raubtätigkeit von Menschen verursacht werden, sollte jeder von uns die Verantwortung für unseren Planeten übernehmen und versuchen, ihn zu schützen.
Im Bereich der Architektur und des Bauwesens besteht die Herausforderung für heutige Architekten, Stadtplaner und Bauherren darin, einen funktionalen, modernen und gleichzeitig umweltfreundlichen Raum zu gestalten, in dem die Bedeutung des Wortes „nachhaltige Entwicklung“ voll und ganz erfüllt wird. Öko-Design ist zu einer Art Indikator für die Sensibilität und den Geschmack des Architekten geworden.
Die Stadtentwicklung sollte einer strikt nachhaltigen Entwicklung im sozialen, ökologischen und strukturellen Bereich unterliegen. Die Aussicht auf eine globale Umweltkrise und das wachsende Bewusstsein für menschliche Verantwortung führen zur Umsetzung immer jüngerer Lösungen zur Eindämmung der Katastrophe.
Eine der vielen Komponenten der Umweltkrise ist die deutlich zunehmende Luftverschmutzung. Besonders deutlich wird dies in städtischen Gebieten, in denen die Konzentrationen von feinen PMx, Stickoxiden (NOx) und flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) deutlich überschritten werden. Eine Mischung dieser Verbindungen in Kombination mit Sonneneinstrahlung verursacht photochemischen Smog, der für Menschen und Pflanzen sehr gefährlich ist. Beton mit Zusatz von TiO2. Durch die bisherigen Ad-hoc-Maßnahmen wird das Problem der Verschlechterung der Luftqualität nur teilweise gelöst.
Um sie zu verbessern, suchen wir zunehmend nach maßgeschneiderten Lösungen (Reduzierung des Verkehrs in Stadtzentren durch die Isolierung spezieller Zonen oder sogar das Schließen von Straßen oder zusätzliche Gebühren), um ihre Qualität zu verbessern.
Eine sehr verbreitete Methode zur Bekämpfung von Smog, die von westlichen Architekten seit Jahren erfolgreich angewendet wird und in Polen in letzter Zeit populär geworden ist, ist die Schaffung von Projekten, sowohl städtisch als auch strukturell, mit photoalkalischen Eigenschaften. Sie können durch die Verwendung des Grundbausteins Beton mit der Zugabe eines nanometrischen TiO2 Titandioxid gewonnen werden, das eine Ergänzung zu einer entwickelten Betonmischung ist. Diese Substanz beschleunigt den natürlichen Zerfall von Schadstoffen durch Sonnenlicht (UV-A-Strahlung). Die Herstellung von Nanopartikeln bietet TiO2 Eigenschaften, die bei der photoalkalischen Oxidation von Betonprodukten effektiv eingesetzt werden können. Sonnenlicht (UV-A-Strahlung mit einer Lichtwellenlänge < 410 nm) reicht aus, um diesen Prozess zu aktivieren. Das so induzierte TiO2 Teilchen wird umbenannt in Hydroxyl-Radikale (OH•) und aktiven Sauerstoff (O2-Superoxide Anionradikale) mit hochoxidativen Eigenschaften auf seiner Oberfläche. Da die resultierenden Verbindungen sehr reaktiv sind, ändern sie sich schnell und reagieren mit organischen und anorganischen Substanzen.
Die neu geformten Produkte werden dann durch die Betonkomponenten neutralisiert. Das Endergebnis des gesamten Prozesses sind harmlose Verbindungen, die kein Risiko für Mensch und Umwelt darstellen. Ein sehr wichtiges Merkmal des Photokatalysators (TiO2) ist, dass er trotz seiner Teilnahme an den Reaktionen in der Menge und in der chemischen Form unverändert bleibt. Dadurch wird sichergestellt, dass der laufende Prozess nachhaltig und ständig erneuerbar ist. Die aus dem Betonelement gewonnene photoalkalische Oberfläche erhält unter dem Einfluss des Sonnenlichts die Fähigkeit, Stickstoffmonoxid-NOx zu absorbieren und in Stickstoffionen-NO3 zu oxidieren. Diese Ionen reagieren dann mit Calciumhydroxid [Ca(OH)2][Ca(OH)2] auf die Oberfläche des Betons und bilden schließlich umweltverträgliche Salze (Calciumnitrate), die durch atmosphärische Niederschläge abgespült werden.
Selbstreinigend dank TiO2
Der Einsatz eines Photokatalysators bei der Herstellung von Betonbauteilen ermöglicht es ihnen, neben den Eigenschaften des Luftreinigers aus gasförmigen Schadstoffen, das ursprüngliche Aussehen der Oberfläche beizubehalten. Die Fähigkeit zur Selbstreinigung resultiert auch aus den anderen Eigenschaften von TiO2. Dies führt zu einer Veränderung des Benetzungswinkels der Oberfläche des Photokatalysators unter dem Einfluss von UV-Strahlung, der fast auf null abnimmt. Dadurch werden Regentropfen auf der Betonoberfläche zu einem dünnen Wasserfilm, der die Entfernung von Verunreinigungen erleichtert. Diese Lösung ist besonders wichtig für Bauobjekte, die in Gebieten eines starken Straßenverkehrs genutzt werden. Durch die Maßnahmen zur Reduzierung von Luftverschmutzung und Schmutz auf Betonoberflächen kann es effektiv zur Gestaltung von Betonfassaden, Oberflächen und urbanen Architekturelementen eingesetzt werden.
Diese Lösung eignet sich ideal für die wachsende Nachfrage nach hochwertigen Betonfertigteilen, die modernen Designtrends, der Raumgestaltung und dem Drang nach einer einzigartigen, umweltfreundlichen Architektur gerecht werden können. Die Herstellungstechnologie von photoalkalischen Produkten verändert in keiner Weise die grundlegenden Eigenschaften des Betons und beeinflusst die ästhetischen Eigenschaften des Betons nicht. Konstruierte Bauteile mit unbegrenzten Formen, satten Farben, unterschiedlichen Veredelungsmethoden und Parametern, die Produkte als umweltfreundlich einstufen, sind ein einzigartiges Angebot für Architekten und Ingenieuren, die der Gefahren bewusst sind und für umweltfreundliche Gestaltung sorgen.
Die aus dem Betonelement gewonnene photokatalische Oberfläche erhält unter dem Einfluss des Sonnenlichts die Fähigkeit, NOx-Stickoxide zu absorbieren und sie in NO3-Stickstoffionen zu oxidieren. Diese Ionen reagieren dann mit Calciumhydroxid auf die Oberfläche des Betons und bilden endgültig umweltverträgliche Salze.
Autor: Jakub Suchorzewski
