Magnesiumoxid macht Lehm druckfester

Lehm setzt weniger CO2 frei, ist nahezu unbegrenzt verfügbar, wiederverwertbar und lässt sich gut verarbeiten. Vor allem für tragende Konstruktionen ist der Einsatz von Lehm aber immer noch begrenzt. Wird ihm Zement zugefügt, um ihn haltbarer zu machen, vergrössert sich sein ökologischer Fussabdruck enorm. Auch seine ortsabhängig unterschiedliche Zusammensetzung erschwert eine standardisierte Herstellung und Verwendung. 

Das Forscherteam um Ellina Bernard will nun Standards für die Zusammensetzung und mechanische Belastbarkeit definieren. Damit wird die Basis für eine industrielle Nutzung geschaffen. Vor allem die Umwandlungsprozesse von einer schlammigen Paste in den festen Zustand beschäftigen die Wissenschaftler. Die feinen Tonmineralien im Lehm gehen bei der Lufttrocknung physikalische Bindungen ein, die allerdings keine hohe Festigkeit erreichen. Deshalb wird nun nach einem geeigneten stabilisierenden Bindemittel gesucht. 

Gemeinsam mit dem Geologen Raphael Kuhn hat Ellina Bernard in Versuchen Magnesiumoxid als Bindemittel getestet. Bei nachhaltiger Gewinnung hat Magnesiumoxid eine wesentlich bessere Klimabilanz im Vergleich zu Zement. Magnesiumoxid verkürzt zudem die Trocknungszeit und wirkt durch die Bildung von Nanokristallen der gefürchteten Klumpenbildung im Lehm entgegen. Die vorteilhafte Mikro- und Nanostruktur der lehmigen Elementarteilchen wird durch den Einsatz nur gering beeinflusst. 

In ersten Laborexperimenten wurde mit verschiedenen Lehm-Rezepturen bereits eine Druckfestigkeit von bis zu 15 Megapascal erreicht. Diese entspricht bereits einem Vielfachen der Druckfestigkeit von unbehandeltem Lehm. Die Stabilität von Lehm mit Zementzusatz bis 20 Megapascal konnte bisher noch nicht erreicht werden. 

Doch es wird weiter geforscht. «Das ist erst der Anfang», betont Ellina Bernard. Da sie die Nachhaltigkeit von Baumaterialien ganzheitlich beurteilen möchte, müssten die Laborexperimente auch von Lebenszyklusanalysen begleitet werden, die Haltbarkeit, Rückbau und Wiederverwertung der Materialien erfassen. 

Weitere Informationen: www.empa.ch   

Foto (Empa): Ellina Bernard mit einer Laborprobe des alternativen Baustoffs Lehm. 

Text: Claudia Bertoldi