Die Auswirkungen des Klimawandels auf bestehende und neue Infrastruktur

Die Rolle der konkreten Infrastruktur ist für jede Wirtschaft von strategischer Bedeutung. Es kommt in den unterschiedlichsten Formen vor, etwa in Form von Gebäuden, Brücken, Tunneln und Häfen, und angesichts dieser Bedeutung für unsere Gesellschaft ist ihre Widerstandsfähigkeit wichtig.

Es ist bekannt, dass die Verschlechterungsrate nicht nur von der Materialzusammensetzung und den Bauprozessen abhängt, sondern auch von der aktuellen klimatischen Umgebung während der Betriebsphase des Lebenszyklus der Bauwerke. Der Klimawandel wird jedoch durch Niederschläge, Kohlendioxidwerte, höhere Meeresspiegel und höhere Temperaturen zunehmende Auswirkungen auf unsere Infrastruktur haben.

Der Anstieg von CO2e und Treibhausgasen in den letzten Jahrzehnten hat begonnen, unsere Umgebung zu verändern, sie aggressiver zu machen und zu einer Beschleunigung der Schädigungsprozesse wie saurem Regen und Karbonisierung zu führen, was zu korrosionsbedingten Rissen und Abplatzungen führt. Dies führt zu kostspieligeren und störenderen Reparaturen sowie zum Verlust der Integrität von Betonkonstruktionen.

Im Vereinigten Königreich stellt die Karbonatisierung normalerweise kein großes Problem dar, da sie langsam durch den Deckbeton bis zum Bewehrungsstahl erfolgt. Bis Mitte der 1980er-Jahre galt dies jedoch für Beton, der <350 ppm CO2 ausgesetzt war. Die Werte liegen derzeit bei über 400 ppm und steigen weiter an, was zu einer Verschlechterung der Karbonisierung führt. Korrosion von Stahl wird infolge des rasant zunehmenden Klimawandels weiterhin ein großes Problem darstellen.

Die gute Nachricht ist, dass es innovative Methoden für den Korrosionsschutz und die Überwachung der gebauten Umwelt gibt, die bei bestehenden Bauwerken nachgerüstet werden können, wenn diese älter werden, oder bei deren Entstehung neue eingebaut werden können.

Wiederverwendete Industrieabfälle werden verwendet, um ein intelligentes alkaliaktiviertes zementhaltiges Material (AACM-Geopolymer) herzustellen, das sowohl als Bindemittel für die Zementreparatur als auch als Anode für den kathodischen Schutz mit Fremdstrom (ICCP) verwendet wird, der den eingebetteten Stahl in Betonkonstruktionen schützt.

LoCem, ein AACM-Geopolymer, bietet eine kohlenstoffarme Nachhaltigkeit, da bei seiner Herstellung wenig bis gar keine Energie aus Abfallströmen aus fossilen Brennstoffen, Stahl und Bergbau verbraucht wird. Dies führt zu 90 % weniger CO2-Emissionen im Vergleich zur CEM I-Produktion, die bereits einen großen Beitrag zum Klimawandel leistet.

LoCem kann als Mörtel, Fugenmörtel oder Beton hergestellt werden, der konventionell vor Ort gegossen oder geschnitten und in Decks für bestehende Stahlbetonkonstruktionen (z. B. mehrstöckige Parkplätze) geschnitten und injiziert wird, sowie in Fugen für denkmalgeschützte Übergangsgebäude mit Stahlrahmen eingeschossen wird .

Diese Kombination aus dekarbonisierter Betonsanierung und kathodischem Schutz verleiht bestehenden Bauwerken eine langfristige Widerstandsfähigkeit. Die Kontrolle der Korrosion und der Schutz des Stahls halten lebenswichtigen Kohlenstoff zurück und verlängern die Lebensdauer der Struktur über Jahrzehnte, wodurch die Notwendigkeit eines vollständigen Abrisses oder Ersatzes der Struktur verringert wird.

Bei Neubauten haben die Urbanisierung und das Bevölkerungswachstum in den letzten Jahrzehnten zu einem erheblichen Anstieg des Neubauvolumens geführt. Wenn sich dies in diesem Tempo fortsetzt, wird es dem Vereinigten Königreich im Weg stehen, seinen Verpflichtungen aus dem Pariser Abkommen nachzukommen, die globale Erwärmung auf deutlich unter 2 zu begrenzen °C. Daher sollte sich die Branche mit der Frage befassen, wie sie eine neue Infrastruktur nachhaltig aufbauen kann, die den schädlichen Auswirkungen des Klimawandels standhalten kann.

LoCem wurde kürzlich entwickelt, um eine werkseitig hergestellte, geformte ICCP-Komponente zu bilden, die vor Ort oder vor dem Betonieren neuer Strukturen auf dem Bewehrungsstahl platziert wird. Die Komponente heißt LoCem Modular Anode Unit (MAU) und wird als „Plug-and-Play“-System mit maßgeschneiderten Stromdichten installiert, was dazu beiträgt, langfristig nachhaltige strukturelle Widerstandsfähigkeit und Kontrolle über strukturelle Korrosion auf unbestimmte Zeit zu gewährleisten. Dies bietet einen wichtigen Weg zum Schutz des verkörperten Kohlenstoffs von Strukturen.

Ramboll stellte in seinem neuen Bericht fest, dass ein neu errichtetes Gebäude mit einer Fläche von 1000 m2 während seines gesamten Lebenszyklus durchschnittlich 600 Tonnen CO2e emittiert. Die Implementierung des MAU bietet eine kohlenstoffarme, nachhaltige Lösung, die dazu beiträgt, den Kohlenstoff in der neuen Infrastruktur zurückzuhalten, da der zukünftige Schutz vor Korrosion mit der Überwachung durch eingebettete Korrosionsratensonden einhergeht. Dies informiert über die Leistung und verringert das Risiko künftiger Störungen durch Fernsteuerung der Korrosion, wodurch der verbleibende Kohlenstoff erhalten bleibt.

Technologie und Innovation werden eine Schlüsselrolle bei der Bewältigung der Herausforderungen des Klimawandels und der Auswirkungen, die dieser auf bestehende und neue Infrastrukturen hat, spielen. Die Kombination aus kohlenstoffarmen Baumaterialien und kathodischem Schutz beweist, dass es Möglichkeiten gibt, die störende Wirkung von Rost und Korrosion zu reduzieren, und dass der vorhandene Stahl, den wir in der Infrastruktur verwenden, wirksam geschützt werden kann.

Innovationen wie das LoCem MAU zeigen auch, dass es für die Branche eine zugängliche Möglichkeit gibt, neue Baumethoden anzupassen und bereits in den frühesten Phasen für Widerstandsfähigkeit zu sorgen. Der Einsatz von Technologien wie kathodischen Schutzanoden, die auch als nachhaltige Baumaterialien verwendet werden können, wird dazu beitragen, die Netto-Null-Ziele zu erreichen und neue und bestehende Infrastrukturen über ihre gesamte Lebensdauer hinweg zukunftssicher gegen die Auswirkungen des Klimawandels zu machen.