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Recycling: Einwegmasken zur Verbesserung von Beton

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Autor: Isabell Hochstrat

Recycling: Einwegmasken zur Verbesserung von Beton
Die WSU-Forschenden entwickelten ein Verfahren zur Herstellung winziger Maskenfasern von fünf bis 30 Millimetern Länge und fügten sie dann dem Zementbeton hinzu.(Quelle WSU)

Während der Pandemie waren Einwegmasken nützlich und weit verbreitet, nun stellen sie ein Umweltproblem dar. Nun haben Forschende der Washington State University (WSA) eine Arbeit veröffentlicht, die beim Recycling dieser Masken helfen könnte: Wenn sie zerkleinert mit Zement vermischt werden, entsteht fast doppelt so starker Beton wie üblich.

Abfallmasken als Rohstoff

Wenn sie nicht wiederverwendet werden, können Einwegmasken jahrzehntelang in der Umwelt verbleiben und eine Gefahr für Ökosysteme darstellen. In der Fachzeitschrift Materials Letters zeigte ein Forscherteam eine Technologie auf, mit der gebrauchte Masken in einer hochwertigen Zementmischung wiederverwertet werden können, denn die Mischung aus Maskenmaterialien war nach einem Monat Aushärtungszeit 47 % stärker als üblicherweise verwendeter Zement. “Diese Abfallmasken könnten tatsächlich ein wertvoller Rohstoff sein, wenn man sie richtig verarbeitet”, sagte Xianming Shi, Professor und Interimsvorsitzender des Fachbereichs Bau- und Umweltingenieurwesen und korrespondierender Autor der Studie.

Winzige Maskenfasern verhindern Rissbildung

In ihrer Proof-of-Concept-Arbeit entwickelten die Forscher ein Verfahren zur Herstellung winziger Maskenfasern von fünf bis 30 Millimetern Länge und fügten sie dann dem Zementbeton hinzu, um ihn zu verstärken und seine Rissbildung zu verhindern. Für ihre Tests entfernten sie die Metall- und Baumwollschleifen aus den Masken, zerschnitten sie und mischten sie in gewöhnlichen Portlandzement, die weltweit am häufigsten verwendete Zementart und der Grundbestandteil von Beton, Mörtel und Einpressmörtel.

Verringerung von Kohlenstoffemissionen

Die Herstellung von Zement ist ein kohlenstoffintensiver Prozess, der für bis zu 8 % der weltweiten Kohlenstoffemissionen verantwortlich ist. Manchmal werden dem Zementbeton bereits Mikrofasern zugesetzt, um ihn zu verstärken, aber sie sind teuer. Der mit Mikrofasern verstärkte Beton kann möglicherweise die für ein Projekt benötigte Zementmenge verringern oder die Lebensdauer des Betons verlängern, was sowohl Kohlenstoffemissionen als auch Geld für Bauherren und Eigentümer spart.

Graphenoxid als Schlüssel für längere Haltbarkeit

Medizinische Masken bestehen aus einem Polypropylen- oder Polyestergewebe an den Stellen, die mit der Haut in Berührung kommen, und einer ultrafeinen Polypropylenfaser für die Filterschichten. Diese Mikrofasern mischten die Forschenden mit einer Lösung von Graphenoxid, bevor sie die Mischung dem Zementbrei hinzufügten. Das Graphenoxid bildet ultradünne Schichten, die stark an den Faseroberflächen haften. Solche Masken-Mikrofasern absorbieren oder leiten die Bruchenergie ab, die zu winzigen Rissen im Beton führen würde. Ohne die Fasern würden diese mikroskopisch kleinen Risse schließlich zu breiteren Rissen und zum Versagen des Materials führen.

Die Forscher führen weitere Studien durch, um ihre Idee zu testen, dass die mit Graphenoxid behandelten Mikrofasern auch die Haltbarkeit des Betons verbessern und ihn vor Frostschäden und vor Enteisungschemikalien schützen könnten, die auf Straßen verwendet werden. Sie können sich auch vorstellen, diese Technologie auf das Recycling anderer Polymermaterialien, wie z. B. Altkleider, anzuwenden, um Anreize für die Sammlung solcher Abfälle zu schaffen.

Die Originalveröffentlichung finden Sie hier.

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