Leistungs- und Umweltbewertung von Beton, hergestellt mit behandeltem Industrieabwasser

Warum es wichtig ist, Abwasser zu Baunutzungwasser zu machen

Beton ist in der modernen Welt allgegenwärtig, von Häusern und Brücken bis hin zu Schulen und Krankenhäusern. Aber die Herstellung all dieses Betons verbraucht enorme Mengen an sauberem Trinkwasser zu einer Zeit, in der viele Regionen bereits mit Wasserknappheit kämpfen. Diese Studie untersucht eine einfache Idee mit großem Potenzial: Kann sorgfältig behandeltes Industrieabwasser das Frischwasser beim Herstellen von Beton und Mörtel sicher ersetzen, ohne Gebäude zu schwächen oder die Umwelt zu schädigen?

Von Fabrikabläufen zur Baustelle

Die Forschenden arbeiteten mit zwei realen Arten behandelter Industrieabwässer, eines aus einer Textilfabrik und eines aus einem Lebensmittelbetrieb. Zusätzlich stellten sie Laborwässer her, die nur bekannte Mengen an Kupfer und Zink enthielten, um Schwermetalle isoliert zu untersuchen. Zunächst untersuchten sie grundlegende Wasserqualitätsparameter, darunter Salze, organische Substanz und Metallgehalte, und verglichen die Ergebnisse mit nationalen und internationalen Grenzwerten für Betonmischwasser. Die meisten Werte lagen innerhalb zulässiger Bereiche, wenngleich die Industrieabwässer mehr organische Substanz als Trinkwasser aufwiesen.

Wie sich der Beton selbst verhielt

Das Team mischte dann drei Betonsätze: einen mit normalem Trinkwasser und zwei mit den behandelten Fabrikwässern. Sie prüften die Verarbeitbarkeit des Frischbetons und wie stark er über Tage und Monate wurde. Die Verarbeitbarkeit blieb nahezu unverändert. Die Druckfestigkeit, die angibt, wie viel Druck das Material aushält, sank bei Verwendung behandelter Wässer um weniger als 10 Prozent. Spaltzug- und Biegezugfestigkeiten, die mit Rissbildung und Biegung zu tun haben, fielen um weniger als 5 Prozent. Diese geringen Verluste lagen innerhalb der Normgrenzen und würden die Auslegung einer Konstruktion in der Regel nicht verändern.

Was in den Poren passiert

Die Dauerhaftigkeit von Beton hängt stark davon ab, wie Wasser und gelöste Stoffe durch seine winzigen Poren wandern. In dieser Studie nahm Beton, der mit behandeltem Abwasser hergestellt wurde, tatsächlich weniger Wasser durch kapillare Wirkung auf, wahrscheinlich weil organische Verbindungen einige der feinsten Poren teilweise verschlossen. Gleichzeitig zeigten Schnellchloridpenetrationstests einen leicht höheren elektrischen Ladungsdurchgang bei Proben aus Textilabwässern, was auf eine erhöhte Ionendurchlässigkeit der Porenlösung hinweist. Röntgendiffraktometrische Messungen bestätigten mäßige Veränderungen in den inneren Kristallprodukten der Zementhydratation, konsistent mit leichten Verzögerungen durch Verunreinigungen.

Überprüfung der Sicherheit für Menschen und Umwelt

Um zu prüfen, ob sich schädliche Metalle im Laufe der Zeit lösen könnten, stellten die Forschenden Zementpasten und Mörtel mit den synthetischen Kupfer- und Zinklösungen her. Sie maßen Erstarrungszeiten und Festigkeit und führten beschleunigte Auslaugungstests durch, bei denen Proben in Wasser lagen, während freigesetzte Metalle über mehrere Tage verfolgt wurden. Bei Schwermetallkonzentrationen von bis zu 0,5 Gramm pro Liter verlor der Mörtel weniger als 10 Prozent seiner Festigkeit und die Erstarrungszeiten erfüllten weiterhin die Normgrenzen. Oberhalb dieser Schwelle sanken die Festigkeiten zu stark und die Verzögerungen beim Erstarren wurden unakzeptabel. Selbst dann zeigten die Auslaugungstests, dass mehr als 94 Prozent des Zinks in der Zementmatrix gebunden blieben, wobei nur ein kleiner Teil ins umgebende Wasser gelangte.

Was das für künftiges Baunutzungwasser bedeutet

Alltagsnah formuliert zeigt diese Arbeit, dass gut behandeltes Industrieabwasser in vielen Beton- und Mörtelmischungen Trinkwasser ersetzen kann, mit nur geringen Auswirkungen auf Festigkeit und Rissverhalten, und dabei Schwermetalle größtenteils im erhärteten Material einkapselt. Solange das Wasser regelmäßig geprüft wird und Metallgehalte unter klaren Grenzwerten bleiben, ist seine Verwendung in Stahlbetonbauteilen sowohl technisch fundiert als auch ökologisch sicher. Dieser Ansatz kann Bauprojekte dabei unterstützen, Tausende Liter wertvollen Süßwassers einzusparen, den Druck auf knappe Ressourcen zu verringern und dennoch dauerhafte, zuverlässige Infrastrukturen bereitzustellen.

Zitation: Mohsen, S., Shamseldein, A., hany Wadie, E. et al. Performance and environmental assessment of concrete made with treated industrial wastewater. Sci Rep 16, 15062 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-50807-5

Schlüsselwörter: behandeltes Industrieabwasser, Betondauerhaftigkeit, Auslaugung von Schwermetallen, nachhaltiges Bauen, Wiederverwendung von Wasser