Empa Zukunftsfonds: Klimaschutz durch intelligente Baustoffe

Wissenschaftler sind Visionäre. Bisweilen reichen ihre Ideen weiter, als
ein Industriepartner zu gehen bereit ist. Durch den Empa Zukunftsfonds
sollen gerade solch visionäre Projekte gefördert werden, bei denen trotz
hohem Risiko – oder gerade deswegen – durchschlagende Erfolge zu erwarten
sind. Neustes Beispiel ist ein Forschungsprojekt zu vorgespanntem
Hochleistungsbeton, das durch Förderung der Ernst Göhner-Stiftung nun
umgesetzt werden kann.

Die Herstellung von Beton trägt rund neun Prozent zum weltweiten
CO2-Ausstoss bei. Wenn wir den Klimawandel bekämpfen wollen, brauchen wir
also neue Betonsorten, die länger halten, weniger Treibhausgase erzeugen
und vielleicht sogar so stabil sind, dass man schlankere – sprich:
materialsparende – Strukturen bauen kann. Empa-Forscher haben dazu eine
Idee: Könnte ein sich selbst vorspannender Beton die Lösung sein?

Schon jetzt experimentieren die Forscher mit Stahlbeton-Elementen, die
nicht hydraulisch, sondern mittels Wärme gespannt werden. Moslem Shahverdi
aus der Empa-Abteilung «Ingenieur-Strukturen» möchte noch einen Schritt
weitergehen: Kleine, zwei bis drei Zentimeter lange Drahtstücke werden im
Beton verteilt. Erhitzt man diese Drähte, die aus einer speziellen
Legierung bestehen – so genannte Formgedächtnislegierungen («shape memory
alloys», SMA) –, dann ziehen sie sich zusammen. So könnte Beton entstehen,
der sich «auf Knopfdruck» in allen Raumrichtungen von selbst vorspannt.
Und sehr viel stärker und dauerhafter wäre als herkömmlicher Stahlbeton,
wie wir ihn seit 140 Jahren nutzen.

Forschende aus zwei weiteren Empa-Abteilungen unterstützen Shahverdi:
Experten der Abteilung «Beton und Asphalt» entwickeln Betonmischungen mit
einem geringerem CO2-Fussabdruck. Und KollegInnen der Abteilung
«Mechanical Systems Engineering», die auf die Berechnung der Festigkeit
kleiner und grosser Bauteile spezialisiert sind, können Shahverdi mit
Hilfe sogenannter Finite-Elemente-Simulationen besonders vielversprechende
Versuchsanordnungen vorschlagen. Dadurch lässt sich die Anzahl der
tatsächlichen Experimente deutlich senken, die Forscher kommen schneller
ans Ziel.

Mut zum Risiko – auch seitens der Unterstützer

«Es ist ein klassisches ‹High-Risk-High-Gain›-Projekt», so Masoud
Motavalli, der die Forschungsabteilung «Ingenieur-Strukturen» leitet. «Das
Risiko eines Fehlschlags ist hoch, aber es gibt auch sehr viel zu
gewinnen.» Immer wieder ist Motavalli seit 2008 mit dieser Idee an
Förderagenturen und Industrieunternehmen herangetreten, lange ohne Erfolg.

Nun gelang es dem Empa Zukunftsfonds, die Ernst Göhner-Stiftung für eine
Finanzierung zu gewinnen. Damit kann das ehrgeizige Projekt nun endlich
starten. «Wir sind sehr glücklich und dankbar darüber, dass wir mit dieser
grosszügigen und mutigen Anschubfinanzierung durch die Ernst Göhner-
Stiftung ein grosses Ziel ins Visier nehmen können: Klimaschutz mit Hilfe
intelligenter Baustoffe der Zukunft», sagt Gabriele Dobenecker vom
Fundraising-Team der Empa. Unterstützung seitens Stiftungen, aber auch
private Spenden an den Empa Zukunftsfonds würden solche visionären
Projekte überhaupt erst ermöglichen und seien daher für die Empa von
grosser Bedeutung.