Carbonbeton statt Stahlbeton

Auf die Frage, welche verfahrenstechnischen Herausforderungen bei der Verarbeitung von Fasern in Composite-Werkstoffen bestehen, antwortete Springer-Autor Chokri Cherif 2012 im Interview unter anderem, dass etwa die Querkraftempfindlichkeit von Kohlenstofffasern häufig zu einer Reduktion der Produktionsleistung bei deren Verarbeitung führe; sie müssten besonders schonend verarbeitet werden: "Die konstruktive Dimensionierung von faserverstärkten Leichtbaustrukturen erfolgt nach ingenieurtechnischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten. Am häufigsten werden Glas- und Kohlenstofffasern eingesetzt. Kohlenstofffasern zeichnen sich durch die höchsten Steifigkeiten und Festigkeiten aus, jedoch stellt ihre Verarbeitung zu textilen Verstärkungsstrukturen eine große Herausforderung dar. Hingegen sind Glasfasern deutlich kostengünstiger und hauptsächlich für Anwendungen mit niedrigeren mechanischen Beanspruchungen einsetzbar."

Am 30. November 2016 zeichnete Bundespräsident Joachim Gauck nun Chokri Cherif von der Technischen Universität Dresden zusammen mit seinen dortigen Forscherkollegen Manfred Curbach (Handbuch Brücken) und Peter Offermann für das Projekt "Das faszinierende Material Carbonbeton – sparsam, schonend, schön" mit dem Deutschen Zukunftspreis 2016 aus. Die drei Professoren verfolgen das Ziel, in naher Zukunft etwa 20 Prozent des Stahlbetons durch Carbonbeton zu ersetzen und haben dafür einen innovativen Verbundwerkstoff maßgeblich entwickelt und zur Anwendungsreife gebracht. Basis dafür ist das von den drei Preisträgern 2014 an der TU Dresden aufgesetzte Forschungsprojekt "C³ – Carbon Concrete Composite", an dem sich rund 140 deutsche Institute und Unternehmen beteiligen. Ziel der Preisträger ist es, den Vorsprung Deutschlands bei der Erforschung von Grundlagen und Anwendungen dieses revolutionären Baumaterials zu festigen und auszubauen.

Kohlenstofffasern ermöglichen schlankere Bauteile

Weltweit nutzt die Bauindustrie jährlich rund 160 Millionen Tonnen Stahl als Bewehrung von Stahlbeton, in Deutschland beträgt der Jahresbedarf 4 Millionen Tonnen. Ein Großteil davon ließe sich künftig nach Ansicht der Preisträger durch Carbonbeton ersetzen. Da die korrosionsfesten Kohlenstofffasern noch stabiler sind als Stahl, genügen viel schlankere Bauteile. Das senkt den Rohstoff- und Energiebedarf und damit den CO₂-Ausstoß nach Berechnungen der Preisträger auf die Hälfte. Zudem ließen sich mit diesem Verbundwerkstoff filigrane und außergewöhnlich designte Bauwerke realisieren, deren Lebensdauer die von Stahlbeton-Bauten weit übertreffe.