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„HelioClean“: Photokatalytisch aktive Betonoberflächen im Expertengespräch


  

(19.8.2013) „HelioClean“ - so lautet der Name eines vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geför­derten Forschungsprojekts, das sich zum Ziel gesetzt hat, grundlegende neue Erkenntnisse zum „Einsatz nanotechno­logisch funktionalisierter Baustoffe zur solarkatalytischen Luft- und Oberflächenreini­gung“ zu gewinnen. Ein Jahr nach Abschluss des Projektes hatte die Dyckerhoff AG Experten aus Wissenschaft und Technik sowie Baustoffproduzenten und öffentliche Auftraggeber zu einem Gespräch nach Wiesbaden eingeladen. Diskutiert wurden da­bei insbesondere die Chancen eines Schadstoff-Abbaus durch photokatalytisch ak­tive Betonober­flächen.

Insgesamt drei Jahre - von 2009 bis 2012 – beschäftigte sich das BMBF-Projekt „He­lioClean“ mit der katalytischen Zersetzung von Luftschadstoffen unter Nutzung von Sonnenlicht, mittels nanotechnologisch funktionalisierter Baustoffoberflächen. Ziel war es, neben grundlegend neuen Erkenntnissen auch Ansätze für eine praktische Anwen­dung zu finden, insbesondere zum Abbau von NOx an Baustoffoberflächen. Dem For­schungskonsortium gehörten neben Instituten der Universitäten Dresden, Hannover und Kassel mit den Firmen Erlus, Dyckerhoff, Ibutec, Kronos und Remmers auch eine Reihe von namhaften Baustoffherstellern an.

Grundlegende Zusammenhänge erarbeitet

<!---->An dem Expertengespräch im Wilhelm Dyckerhoff Institut nah­men neben Vertretern aus Wissenschaft und Technik auch Baustoffproduzenten, Baustoffanwender sowie öffentlichen Auftraggeber teil. Diskutiert wurden dabei insbesondere die Chancen eines NOx-Abbaus durch photokatalytisch aktive Betonoberflächen. Dr. Stephan Peter Blöß von Kronos In­ternational und zugleich Vorsitzender des neugegründeten „Fachverbandes angewandte Photokatalyse FAP“ stellte da­bei detailliert das Forschungsprojekt HelioClean sowie den Stand der Technik zum Thema Photokatalyse vor. Anschließend beschrieb Dipl. Chem. Astrid Engel von der TU Hannover das Prinzip und den Wirkungsmechanismus von Titandioxid (TiO₂) als Photokatalysator und zeigte, welche genormten Testverfahren geeignet sind, den NOx-Abbaumechanismus zu untersuchen und die Oberflächen im Hinblick auf ihre photokatalytische Wirkung zu bewerten. Wie sich das „Minderungspotential in der NOx-Belastung durch photokatalytische Baustoffe“ in der Praxis darstellen könnte, dies erläuterte anschließend Prof. Dr. Michael Bruse von der Universität Mainz anhand einer „Simulation im städtischen Bereich“, bei der für einen stark verkehrsbelasteten Bereich der Stadt Mainz Modelle für den praxisrelevanten Abbau von NOx modelliert wurden. Insgesamt konnte durch diese realitätsnahe Simulation festgestellt werden, dass die photokatalytische Ausrüstung von Betonoberflächen im urbanen Bereich eine wichtige Maßnahme zur nachhaltigen Reduktion von verkehrsbedingten NOx-Emissionen darstellt.

Photokatalytisch aktive Betonoberflächen

Dr. Klaus Droll von der Dyckerhoff AG machte dann in seinem Vortrag zur „Anwendung der Photokatalyse an Betonoberflä­chen“ deutlich, dass sich Betonoberflächen grundsätzlich mit­tels einer Modifikation der Zementsteinmatrix durch Zugabe von TiO₂-Photokatalysatoren oder durch eine gezielte Modi­fikation der Betonoberfläche photokatalytisch aktivieren las­sen - zum Beispiel durch Anwendung TiO₂-modifizierter Beton­trennmittel. Mit letzterer Methode kann man mit sehr niedri­gen TiO₂-Photokatalysatormengen sehr effizient und preis­wert photokatalytisch wirksame Betonoberflächen erreichen.

Abgerundet wurde das Expertengespräch durch die Vorstel­lung der HelioClean-Demonstratorwand, die - wie Dr. Klaus Droll zeigte - der „praktischen Messungen des photokatalyti­schen NOx-Abbaus“ dient. Diese im Rahmen des Forschungs­projektes HelioClean 2012 auf dem Gelände des Dyckerhoff Zementwerks Amöneburg errichtete Betonwand ist 6 Meter lang und 2 Meter hoch. In Ost-West-Richtung aus­gerichtet, besteht sie aus zwei Segmenten Transportbeton (Dyckerhoff Beton) und vier Segmenten Fertigteilbeton (Firma Rinn) mit unterschiedlich photokatalytisch mo­difizierten Oberflächen. Die Abdeckung der Betonwand wurde durch von Erlus bereit­gestellten, neutralen und photokatalytisch aktiven Ziegeldachsteinen ausgeführt. Um­geben ist die Wand von einer 9 x 5 Quadratmeter großen Betonpflastersteinfläche mit und ohne photokatalytische Aktivierung. An allen Oberflächen sollen in den nächsten Jahren regelmäßig und systematisch die photokatalytischen Aktivitäten durch  Mes­sung des NOx-Abbaus überprüft werden, um so exakte Daten und Hinweise auf die Wir­kungsweise und Dau­erhaftigkeit derartiger Maßnahmen zu erhalten.

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