Durch die Kombination von Klärschlamm – einem Nebenprodukt der Trinkwasseraufbereitung – und Hochofenschlacke haben Ingenieure der University of South Australia (UniSA) nachgewiesen, dass ein neues, korrosionsbeständiges Material mehr als 50 % stärker als Zement und resistent gegen säurebedingte Zersetzung ist.
Beton wird aufgrund seiner Verfügbarkeit, Erschwinglichkeit und strukturellen Festigkeit häufig für die Herstellung von Abwasserrohren verwendet, ist jedoch sehr anfällig für saure und mikrobielle Korrosion in Abwasserkanälen, was laufende Reparaturen und Wartungsarbeiten erfordert, die den australischen Steuerzahler jedes Jahr fast 70 Milliarden Dollar kosten.
Das Ausmaß der Abwassernetze ist immens; so unterhält allein Südaustralien über 9300 km Abwasserleitungen [1,2], und weltweit wird die Länge dieser Netze zusammengenommen auf eine mehrfache Umrundung des Äquators geschätzt.
Eine neue Studie, die im Journal of Building Engineering veröffentlicht wurde, bewertet die Wirksamkeit der alkali-aktivierten Materialien (AAMs) und zeigt, warum sie die Abwasserinfrastruktur weltweit revolutionieren könnten.
Proben, die 20 bis 40 % Alaun-basierten Klärschlamm (AWTS) enthielten, wiesen eine um mehr als 50 % höhere Druckfestigkeit auf als 100 % gemahlene Hochofenschlacke (GGBS), die bei der Herstellung von Zement verwendet wird.
Das neue Material begrenzte auch das Eindringen von schwefeloxidierenden Bakterien und verlangsamte den säurebedingten Abbau.
Weiwei Duan, Doktorand im Bauingenieurwesen an der UniSA, dessen Forschung auf diesem Projekt basiert, sieht einen weiteren großen Vorteil darin, eine kosteneffiziente und umweltfreundliche Verwendung für Rückstände aus der Wasseraufbereitung zu finden.
„Klärschlamm wird in der Regel auf Mülldeponien entsorgt, was nicht nur die verfügbare Fläche für andere Nutzungen verringert, sondern auch der Umwelt schadet, da beim Transport des Abfalls CO?-Emissionen entstehen“, sagt Weiwei.
Der Leiter des Projekts, Professor Yan Zhuge, erklärt, dass die Ergebnisse darauf hindeuten, dass ein teilweiser Ersatz von Hochofenschlacke durch 20-40 % Wasseraufbereitungsschlamm „vielversprechende Kandidaten“ für den Einsatz in der Kanalisation sind.
„Dies hat das Potenzial, die Lebensdauer von Abwasserrohren zu verlängern, die Wartungskosten zu senken und die Wiederverwendung von Nebenprodukten der Wasseraufbereitung zu fördern und damit einen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft zu leisten.
„Die Bauindustrie ist einer der weltweit größten Verursacher von Treibhausgasemissionen. Wenn wir also den Bedarf an Zement verringern können, tragen wir zur Senkung der Kohlenstoffemissionen bei“, so Prof. Zhuge.
Im Mai erhielt Weiwei Duan den 2025 Australian Water Association’s Student Water Prize für seine Forschungsarbeit – der erste UniSA-Student, der diese nationale Auszeichnung seit 60 Jahren erhielt.
„Evaluating microbiologically influenced corrosion in alkali-activated materials incorporating alum sludge“ (Bewertung der mikrobiologisch beeinflussten Korrosion in alkali-aktivierten Materialien unter Verwendung von Alaunschlamm) wurde von den UniSA-Forschern Professor Yan Zhuge, Weiwei Duan, Dr. Yue Liu, Professor Christopher Chow und Alexandra Keegan von der SA Water Corporation verfasst. DOI: 10.1016/j.jobe.2025.112682
