Digitale Betonmischer sparen CO2

Das Greentech-Start-up alcemy hat eine KI-gestützte Software zur prädiktiven Qualitätssteuerung bei der Zement- und Betonherstellung entwickelt. Ziel ist, die Gleichmäßigkeit von Zementen und Betonen zu verbessern und damit eine Absenkung des Klinkerfaktors und CO2-Fußabdrucks zu ermöglichen.

Beton ist ein wichtiger Baustoff und nach Wasser das meistverwendete Material unserer Erde. Zur Wahrheit gehört aber auch, dass Beton für rd. 8 % des weltweiten CO2-Ausstoßes verantwortlich ist. Das Start-up alcemy widmet sich der Dekarbonisierung der Wertschöpfungskette Beton. Gegründet wurde das Unternehmen von Leopold Spenner mit familiärem Hintergrund in der Zement- und Betonindustrie und von Dr. Robert Meyer, der bei einem Start-up das KI- und Machine-Learning-Team aufgebaut hatte.

alcemy-Team
Quelle: alcemy

Automatisierung im Zement- und Transportbetonwerk

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. 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. Das Monitoring-Modul nutzt Daten, die während der Produktion und Fahrt zur Baustelle entstehen und prognostiziert daraus laufend die erwarteten Qualitätseigenschaften des Betons. Das Steuermodul berechnet unterstützend KW-Sollwerte für die Wirkleistung. Im Zusammenspiel mit den Prognosen werden so Abweichungen schnell identifiziert und Empfehlungen an die Mischmeister in Form einer optimierten Wasserzugabe übermittelt, um diesen entgegenzuwirken.

Diese Datentransparenz und den vollen Einblick erhalten Mitarbeitende des Transportbetonwerks in der alcemy Web-App: Von der schnellen Übersicht über die aktuelle Produktion inkl. der Benachrichtigung bei Abweichungen vom Zielwert bis hin zur Entwicklung des Betons im Fahrmischer. Der Mischmeister wird dabei entlastet und kann den Fokus auf andere Aufgaben, wie die Materialplanung und Disposition, setzen. Laboranten und Prüfstellenleiter können sich gleichzeitig den Problemfällen widmen und nachfolgende Lieferungen auf Ziel produzieren.

alcemy Web-App zur Steuerung der Betonproduktion
Quelle: alcemy

Präzision durch alcemy als Enabler für nachhaltigere Betone

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 und Mischmeister können Transportbetonhersteller den vermehrt nachgefragten CO2-armen Beton verlässlich und günstig produzieren.

Unter dem Arbeitstitel CEM X arbeiten aktuell drei Zementhersteller an einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung abZ. Ein daraus hergestellter C30/37 weist mit ca. 60 kg CO2/m³ ca. 50 % weniger im Vergleich zu CEM III/A und ca. 80 % weniger im Vergleich zu EPD-Beton mit CEM I mit rd. 220–260 kg CO2/m³ auf. Dies gelingt, weil 50 % des Zementklinkers durch Kalksteinmehl substituiert werden und die Betonrezeptur Wasserzementwerte von unter 0,35 zulässt. Nach aktuellem Stand werden damit Innen- und Außenbauteile (XC4 XF1 bis zur Festigkeitsklasse C25/30, vermutlich sogar C30/37) betoniert werden können. Bei einem Pilotprojekt wird ein ähnlich CO2-armer Zement und Beton beim EDGE East Side in Berlin im 32. und 33. Obergeschoss zur Anwendung kommen. Solche Projekte zeigen auf, dass radikal klinkerreduzierte und damit CO2-arme Betone mit hohem Kalksteinmehlanteil bereits heute möglich sind.

Alcemy war bei der DGNB Sustainability Challenge 2022 Finalist in der Kategorie Start-up. Weitere Infos: https://alcemy.tech

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