KI als Enabler für nachhaltige Betone

Beton ist ein wichtiger Baustoff und nach Wasser das meistverwendete Material unserer Erde. Auch in Zukunft werden wir nicht auf ihn verzichten können, da er essentiell für Gebäude, Infrastrukturbauten und beispielsweise Windräder bleibt. Klar ist aber auch, dass die Industrie den CO2-Fußabdruck reduzieren muss. Hauptverantwortlich dafür ist (genauer genommen) die Herstellung des Zementklinkers. Während die Automobil-, Stahl- und Luftfahrtindustrie vor ähnlichen Herausforderungen stehen, können sie alternative Quellen für Treibstoff, für Rohstoffe usw. nutzen. Bei Zement ist das anders: Der für die Herstellung benötigte Kalkstein muss gebrannt  werden und bei einer chemischen Reaktion wird immer auch CO2  freigesetzt. Die Antwort lautet also nicht, ein völlig neues Betonmaterial zu erfinden, sondern den sogenannten Klinkerfaktor zu reduzieren, d.h. Zementklinker in großem Stil durch CO2-arme Substitute ersetzen. Der Hebel ist laut Verein deutscher Zementwerke mit 1,2 Gigatonnen CO2 erheblich.

Die Dekarbonisierung der Wertschöpfungskette Beton muss gleichermaßen Zement und Beton umfassen. Bei der Zementproduktion ermöglicht die alcemy-Technologie eine fortlaufende Analyse der qualitätsrelevanten Daten aus Chemie, Mineralogie und Korngrößenverteilung. Durch intelligente Algorithmen werden fortlaufend Sollwerte zur Aussteuerung der aktuellen Zementproduktion an den Leitstand weitergegeben.

Die Betonherstellung funktioniert mit dem gleichen Ansatz. Bisher beruhte die Qualitätssteuerung im Transportbetonwerk maßgeblich auf dem Fingerspitzengefühl und der Erfahrung der Mitarbeiter:innen. Die Werkzeuge zur Qualitätsaussteuerung, wie z.B. Ausbreitmaßversuche oder Konsistenzabgleichkurven, sind noch recht manuell, aufwendig und auch unbefriedigend. Genau hier setzt alcemy an und nutzt Sensordaten zu Dosierung, Temperatur oder die Wirkleistungskurve im Mischwerk sowie Öldruck, Trommeldrehrichtung und Wasserzugabe im Fahrmischer, um die Frisch- und Festbetoneigenschaften ständig präzise vorhersagen zu können.

Wie hängt die Dekarbonisierung des Betons nun mit der Software von alcemy zusammen? Einfach gesagt: Je klinkerärmer und damit nachhaltiger ein Beton, desto höher die Qualitätsanforderungen in der Transportbetonproduktion. Hier setzt alcemy an und greift das Thema Primärressourcenverbrauch genauso wie CO2-Emissionen konsequent auf. Durch laufende Prognosen bei der Herstellung können Betonhersteller den erhöhten Qualitätsanforderungen mit deutlich größerer Präzision entgegentreten und gleichzeitig ihre Herstellungskosten senken. Ohne zusätzliche Laboranten:innen und Mischmeister:innen können Transportbetonhersteller den vermehrt nachgefragten CO2-armen Beton verlässlich und günstig produzieren.

Bei einem Pilotprojekt wurde mit der alcemy Software ein CO2-armer Zement und Beton hergestellt, der beim EDGE East Side in Berlin im 32. und 33. Obergeschoss zur Anwendung kam. Solche Projekte zeigen auf, dass radikal klinkerreduzierte und damit CO2-arme Betone mit hohem Kalksteinmehlanteil bereits heute möglich sind.

Gemeinsam mit den Kunden:innen von alcemy werden jedes Jahr über 80.000 Tonnen CO2 dadurch eingespart, dass die Hersteller mehr klinkereffiziente Zemente und Betone auf den Markt bringen können.