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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 NO_x 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 NO_x-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 NO_x-Abbaumechanismus zu untersuchen und die Oberflächen im Hinblick auf ihre photokatalytische Wirkung zu bewerten. Wie sich das „Minderungspotential in der NO_x-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 NO_x 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 NO_x-Emissionen darstellt.

Photokatalytisch aktive Betonoberflächen

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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 NO_x-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 NO_x-Abbaus überprüft werden, um so exakte Daten und Hinweise auf die Wirkungsweise und Dauerhaftigkeit derartiger Maßnahmen zu erhalten.

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