Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Der zunehmende Einsatz weicher, flie\u00dff\u00e4higer und selbstverdichtender Betone in Bauwerken erfordert immer gr\u00f6\u00dfere Mengen an Betonzusatzmitteln wie z. B. Superplastifizierer. Betonverfl\u00fcssiger auf Basis von Polycarboxylatethern (PCE) sind als dritte Generation der Superplastifizierer z. Z. die wirksamsten Flie\u00dfmittel. F\u00fcr die Synthese dieser PCEs werden petrochemische Rohstoffe eingesetzt.
\nEs wurde untersucht, ob die petrochemischen Rohstoffe von PCEs teilweise durch nachwachsende Rohstoffe ersetzt werden k\u00f6nnen. Projektziel war, PCEs auf Basis nachwachsender Rohstoffe zu entwickeln und durch Reduktion der CO2-Emissionen einen Beitrag zur Verbesserung des Klimaschutzes zu leisten.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZu Beginn des Projektes stand eine Evaluierungsphase, in der verschiedene Ans\u00e4tze verfolgt wurden. PCEs setzen sich beispielweise aus Polyacryls\u00e4uren und Polyethern zusammen. Aus synthetischer Sicht sollte es m\u00f6glich sein, eine der beiden Komponenten zu ersetzen.
\nDer erste Ansatz zielte deshalb darauf ab, Acryls\u00e4ure durch nat\u00fcrliche Hydroxycarbons\u00e4uren wie z. B. Zitronens\u00e4ure zu ersetzen. Diese sollten nach klassischen Verfahren mit Polyethern modifiziert werden.Der zweite Ansatz zielte darauf ab, den sehr hohen Anteil an Alkylenpolyethylenglykolen von bis zu 90 Massenprozent im PCE zu reduzieren. Diese werden \u00fcber eine Polyaddition von Ethylenoxid an einen Starteralkohol, \u00fcblicherweise Methanol, erhalten. Es wurde gepr\u00fcft, ob Fettalkohol-Derivate an Stelle von Alkylenpolyethylenglykolen eingesetzt werden k\u00f6nnen. Ziel war es, die Menge an Ethylenoxid-Einheiten um 50% zu reduzieren.
\nMC-Bauchemie \u00fcbernahm die chemische Entwicklung der neuen Verfl\u00fcssiger, die zum Teil von einem Subunternehmer durchgef\u00fchrt wurden. Dies gilt besonders f\u00fcr die Ethoxylierungen. Diese Produkte wurden entweder chemisch modifiziert oder unver\u00e4ndert nach Vorpr\u00fcfung bei der MC-Bauchemie dem Institut f\u00fcr Baustoffe zur eingehenden Untersuchung \u00fcbergeben. Das Institut f\u00fcr Baustoffe sollte weitergehende Vergleichstests zur Vertr\u00e4glichkeit dieser Synthesemuster mit verschiedenen Zementen und weiteren Zusatzmitteln durchf\u00fchren. Hierbei war auch die Leistungsf\u00e4higkeit der neuen Zusatzmittel im Vergleich zu konventionellen Produkten zu quantifizieren. Ein st\u00e4ndiger Informationsaustausch zwischen den Projektpartnern sollte zur weiteren Verbesserung der entwickelten Flie\u00dfmittel f\u00fchren.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Substitution der PCE auf (Meth)acryls\u00e4ure-Basis durch nat\u00fcrliche Hydroxycarbons\u00e4uren wie Ricinol- oder Zitronens\u00e4ure war leider nicht m\u00f6glich. Ausgehend von Ricinols\u00e4ure oder Rizinus\u00f6l konnten gezielt Produkte mit unterschiedlichem Ethoxilierungsgrad hergestellt werden. Leider war die Wirkung als flie\u00dfverbesserndes Betonzusatzmittel zu gering. Die gezielte Ethoxilierung von Zitronens\u00e4ure oder -estern gelang nicht. Auch die Umsetzung mit hydrophilen Isocyanat-termininierten Polyurethan-prepolymeren war nicht m\u00f6glich.
\nVielversprechender zeigte sich der Weg die petrochemisch basierten Methylpolyethylenglykole durch Fettalkohole zu ersetzen. Zwar zeigten die durchgef\u00fchrten PCE-Synthesen, dass die 100%-ige Substitution von petrochemisch basierten Methylpolyethylenglykolen durch ethoxilierte Fettalkohole wie z. B. Laurinalkohol als Ausgangsmaterialien, chemisch m\u00f6glich ist, allerdings konnte auch unter Zuhilfenahme deutlich effektiverer Entsch\u00e4umer der Luftporengehalt nicht auf praxisgerechte Werte gesenkt werden. Abmischungen von ethoxilierten Fettalkoholen mit synthetischen Methylpolyethylenglykolen sind als Ausgangsmaterialien einsetzbar. Es wurden zwei Flie\u00dfmittel entwickelt, die hinsichtlich Konsistenzhaltung und Luftporenverteilung bessere Eigenschaften aufweisen als die Referenzverfl\u00fcssiger auf petrochemischer Basis.
\nDas Ziel, die Menge an Ethylenoxid um 50% zu reduzieren, l\u00e4sst sich mit diesen Rezepturen leider nicht erreichen. Das Einsparpotential liegt bei ca. 2 %. Aufgrund der bisherigen Ergebnisse wird ein potentielles Einsparpotential von ca. 20% als mittelfristig chemisch realisierbar betrachtet.
\nZwar ist eine nennenswerte Ethylenoxid-Reduktion und somit eine Ressourcen Schonung der nat\u00fcrlichen Erd\u00f6lquellen m\u00f6glich, aber die \u00d6kobilanzierung zeigte nicht die erhofften Vorteile, da der Methacryls\u00e4urebedarf f\u00fcr die neuen Rezepturen deutlich angestiegen ist und Methacryls\u00e4ure sehr ung\u00fcnstige \u00f6kologische Werte aufweist. Dies f\u00fchrte dazu, dass die \u00f6kologische Bilanz in nahezu allen untersuchten Bereichen f\u00fcr die neuen Flie\u00dfmittel ung\u00fcnstiger ausgefallen ist als f\u00fcr die derzeit gebr\u00e4uchlichen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Eine Ver\u00f6ffentlichung in einer Fachzeitschrift sowie in unserer Firmenzeitschrift MC Report ist vorgese-hen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Aufgrund dieser Ergebnisse ist es nach aktueller Datenlage hinsichtlich kumulierten Energieaufwand g\u00fcnstiger, eher h\u00f6her ethoxilierte Produkte einzusetzen, um den Anteil des energieintensiveren Stoffes (Meth)acryls\u00e4ure so weit wie m\u00f6glich zu reduzieren. Wir \u00fcberlegen, ob wir diesen Weg weiterverfolgen sollen. Daneben werden wir die Entwicklungen mit einigen neuen Zusatzmittel auf Basis nachwachsender Rohstoffe fortf\u00fchren, da diese sich hinsichtlich Konsistenzhaltung und Luftporenverteilung in Betonen g\u00fcnstiger verhalten als die aktuell vertriebenen Flie\u00dfmittel.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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