Das Baumaterial der Zukunft

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– Projekt zur Rettung der Biosphäre –

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– Serie zur Verschwendung –

 

 

 

Einleitung

Ressourcenverbrauch im Kapitalismus

  • Der warenproduzierende Charakter des Kapitalismus grundsätzlich,
  • die kapitalistische Konkurrenz im Allgemeinen und
  • der Imperialismus im Besonderen

führen zu exzessivem Ressourcenverbrauch. Der Kapitalismus als ökonomisches System produziert ohne Rücksicht auf die Absetzbarkeit große Mengen an Waren. Daher gibt es Marketing, Das Marketing ist heute so effizient, daß man Waren abzusetzen kann, die nicht gebraucht werden. Der Verbraucher kauft viele Waren aus irrationalen Gründen. Viele Waren sind daher bereits als Müll konzipiert. Das System verschwendet Ressourcen in nie dagewesener Menge. Ist eine Ressource verbraucht, findet man sie in Müll umgewandelt.
Beim Bau ist es genau so. je größer ein Bauunternehmen ist, desto mehr produziert es Gebäude zum Zwecke der Spekulation und desto mehr baut es effektiv am Markt vorbei. Es wird also aus kapitalistischen und aus marktwirtschaftlichen Gründen Material verschwendet, was zu einer Knappheit von Baumaterial führt.
 

Verschwendung

Der globale Kapitalismus hat seit über hundert Jahren die Form des Imperialismus angenommen. In dieser Gestalt schien lange Zeit ein Imperium zu dominieren. Es ist dasjenige Imperium, welches sich das Recht vorbehält, überall auf der Welt Krieg zu führen und Militärbasen zu errichten. Die dafür aufgewandten Mittel sind so gewaltig, daß davon ganze Kontinente mit Lehrern und Ärzten versorgt werden könnten. (Trotzdem wird diese Imperium seine Herrschaft verlieren.) Doch nicht nur die Militär- Propaganda- und Geheimdienstausgaben dieses Imperiums sind gewaltig. – Der gesamte Lebensstil, der vom Führungsland „Way of Life“ genannt wird, ist nicht verallgemeinerbar. Er beruht darauf, daß alle Rohstoffe und Materialien von der Nahrungsmittelproduktion über die seiner Verpackungen und über die Baumaterialien der Häuser – bis hin zu den stofflichen Ressourcen von high-end-Elektronikgeräten nur ein einziges mal verwendet und dann als Müll deponiert werden. (Extra dafür werden all’ diese Materialien weltweit geraubt.) Hier geht es um die Nachhaltigkeit des Umgangs mit Baumaterialien und ihre globalen Aspekte.
 

Die globale Knappheit des Baumaterials

Im Mittelalter führte die Winterfröste dazu, daß die Bauern oft mehr Feldsteine sammelten, als man gebrauchen konnte. Das hat sich mit der Vergrößerung der Städte im Frühkapitalismus geändert. Steinbrüche und Kiesgruben und Lehmquellen in großem Ausmaße wurden neu erschlossen. Immer schneller waren alte Quellen erschöpft. Die Erfindung des Stahlbetons und der Innenausbau mit neuen Materialien führte zu einer ökonomischeren aber auch exzessiveren Bauweise. Die Menschheit selbst hat inzwischen eine noch nie dagewesene Größe erreicht.

Extrem viel Baumaterial wird von der Menschheit heute schon verbraucht. Abzusehen ist, daß die armen Länder, die noch kaum Infrastruktur besitzen und sehr beengt leben, in Kürze noch weit mehr Baumaterial benötigen werden. Dazu kommt noch der notwendige (energetische) und verkehrsstrukturelle Umbau des Nordens. Das derzeit technologisch und logistisch erschlosssene Baumaterial wird nicht ausreichen. Daher soll als erster Gedanke ein Problem mit der Lösung eines anderen kombiniert werden: Dieses, mit dem Problem, daß es in der Atmosphäre zu viel Kohlenstoff gibt. Das zweite wichtige Problem ist die
 

Sandknappheit

Die Sandknappheit kommt zustande, weil der massenhaft verfügbare Wüstensand leider rundgeschliffen ist und als Betongrundlage nicht zu gebrauchen ist. Die Situation ist leider bereits prekär, wodurch es zu verbrecherischem Raubbau kommt, unter dem Küsten weltweit leiden. Hier geht es auch um die sinnvolle Verwendung der Ressource Sand.
 

Knappheit von Stahl und Kupfer

Noch ist Stahl nicht knapp, muß aber in der Zukunft in sehr großen Teilen ersetzt werden. Kupfer wird heute bereits teuer und man kann sagen, daß der nördliche Kupferverbrauchsstil nicht global verallgemeinerbar ist.
 

Kohlenstoff

Des weiteren wird über verschiedene alternative Baumaterialien nachgedacht. Dabei wird Kohlenstoff eine bedeutende Rolle spielen.
 

Knappheit vieler Elemente und Grundstoffe

Nur ein kleiner Teil der Menschheit lebt in Wohlstand oder gar Luxus. Daher ist zu erwarten, daß der Resourcenverbrauch noch sehr stark steigen wird.
Praktisch alle verwandten Materiallien sind zu knapp. Es ist daher grundsätzlich zu analysieren, wie der künftige globale Bedarf zu decken ist. Dieses soll hier in nullter und ansatzweise in erster Ordnung geschehen.

 

Elemente

Da man die knappen Materialen und auch die knappen chemischen Elemente leicht nennen kann, jedoch Ersatzstoffe benötigt, gehen wir mal den umgekehrten Weg und fragen, wovon es genug gibt.
Welche Elemente sind (ohne zunächst nutzbar zu sein) im Überfluß vorhanden? – Die verfügbaren Elemente sind bis auf Lithium, Beryllium und Bor die, die in den ersten beiden Perioden des Periodensystems stehen. Dazu gehören Natrium und Kalium, sowie Silizium, Sauerstoff und Kohlenstoff. Relativ häufig sind außerdem Magnesium, Calzium, Aluminium, Eisen, Schwefel und Aluminium.
Baumaterialien sollten aus den häufigsten Elementen bestehen oder etwas weniger häufige Elemente als Zuschlagsstoffe besitzen. Die Haupt-Elemente sollten zur Strukturbildung befähigt sein. Daher fallen alle Elemente der ersten, vorletzten und letzten Hauptgruppe (Alkalimetalle, Halogene und Edelgase) heraus. Besonders wichtig sollten entweder Elemente sein, die viele Bindungen eingehen können oder Elemente, die zusammen mit komplexeren Ionen unter Normalbedingungen schwerlösliche Salze mit brauchbaren mechanischen Eigenschaften bilden. Magnesiumsalze sind zu leicht löslich und Magnesium ist als Metall zu brennbar. Daher wird Magnesium in Legierungen verwandt. Daher – also – kommen traditionell CaCO3 Me2SiO4 und CaAl2O4, CaSO4 · n H2O zum Einsatz. Silikate sind so schwer löslich, daß sie mit allen Metallen kombiniert werden können.
 
Übrig bleiben die Fragestellungen:

Was kann man mit Magnesium noch tun?
Womit kann man Silizium noch kombinieren?
Wie kann man Stickstoff besser als Baumaterial einsetzen?
Kann man Aluminium besser einsetzen?
Läßt sich Kohlenstoff noch vielfältiger einsetzen?

 

 

Materialentwicklung

Was gibt es schon?

Es gibt bereits verdichtetes Holz. Diese ist jedoch (noch) nicht als Außenmaterial verfügbar und kann auch nicht Stahlbeton ersetzen.

In den letzten Jahren sind viele Fasermaterialien auf natürlicher Basis in die Bauindustrie gelangt. Viele davon sind biologisch abbaubar und trotzdem schwer entflammbar. Von besonderer Bedeutung ist das natürliche Material (hier z. B. Hanf, Flax oder Jute, …) als Isoliermaterialien und somit wichtig für die Ersetzung des brandgefährlichen und vergifteten Polystyrens.
Leider gibt es noch nicht sehr viel Ersatz bei den tragenden Materialien. Hier sieht es so aus, daß praktisch alle Materialien, die über die Verwendung von Sand, Zement und gebrannten Ton hinausgehen, zu ihrer Herstellung viel Energie benötigten.

 

Was gibt es noch nicht?

Weiterentwicklungen

Magnesium läßt sich nur in Legierungen einsetzen.

 

Herstellung von Korundfasern

Variante 2 (schwierig)

An einer Aluminiumschmelze werden vertikale Schneiden angebracht, zwischen denen die Korundoberfläche (die Krätze) abgezogen wird. (Das ist schwierig. Damit das gelingt, kann man keine Gummiwalzen einsetzen. Die Schmelze muß überhitzt sein um die Oberflächenspannung des Aluminiums zu verringern. Ein direkt am Rand auftreffender Strom aus heißem Sauerstoff muß die Scherkraft vermitteln, die die Masse der nur wenige nm dünnen Korundschicht durch die Schneiden und über den Rand treibt. Von dort muß sie anfangs mit einer Folie über dünne Rollen gezogen werden, an denen sie nicht anhaften kann. Dabei hilft jeweils ein kleines Sauerstoffkissen.) Sie wird heiß (über mehrere Rollen umgeleitet) durch reinen Sauerstoff gezogen, verdrillt und durch das nächste sehr heiße Al-Bad ohne Sauerstoff gezogen. Danach wird der anhaftende Al-Film systematisch abgestreift, so daß der Rest nur etwa 100 nm dick bleibt. Das Resultat wird dann wieder unter Hitzeeinwirkung durchoxidiert und verdreht. Dieser Vorgang wird vielfach wiederholt, bis mindestens eine Faserstärke erreicht ist, die einem Mindestdurchmesser von 4 µm entspricht – also evtll.e auftretende Faserbruchstücke nicht mehr lungengängig machen würde. Danach werden die Fasern mit anderen Fasern verdrillt und komplexe Garne hergestellt, die die Herstellung von Schiffstauen, Bautextilien und Schutzhüllen sowie tragende Elemente für Freileitungskabel ermöglichen.
 

Variante 1 (leicht)

Damit der schwierige Anfang gelingt, wird eine Aluminiumfaser von 100 nm erzeugt, indem eine Aluminiumschmelze durch Düsen in reinen Sauerstoff geschossen wird und dabei inkauf genommen wird, daß der zunächst tragende Kern nicht durchoxdiert wird. An diese Fasern lassen sich wie beschrieben schrittweise Korundschichten anlagern. Ein Nachteil liegt in einer restlichen Wärmeleitfähigkeit und Induktivität.
 

Einsatz von Korundfasern

Wenn man die Fasern geeignet verflicht, kann ein einer Metallegierung entsprechender Ausdehnungskoeffizient eingestellt werden. Die Fasern (Fasergeflechte) eignen sich dann für die tragende Kaschierung von Freileitungen. Ihr abweichender Ausdehnungskoeffizient führt dazu, daß sich das Fasergeflecht mal stärker und mal schwächer an das in der wärme veränderliche Metall anpaßt, da die Verflechtung der Fasern zur Längsdimension zusätzlich die Tangentialdimension als Freiheitsgrad erschließt, wodurch der effektive (scheinbare) Ausdehnungskoeffizient zustande kommt.

 

Textilkarbon

Textilkarbon kann Stahl überall da ersetzen, wo die elektrische Leitfähigkeit der Fasern und ihre Wärmeleitfähigkeit nicht stört. Die Lungengängigkeit seiner Bestandteile könnte sich bei massenhaftem Einsatz, wie der Einsatz im Bau es bedeutet, als Problem erweisen. Sinnvoll wäre daher der Einsatz nicht vollständig karbonisierter synthetischer Fasern. Sie können versuchsweise von Polymeren umhüllt sein, die Sulfonsäuregruppen und ähnliches tragen, um die Haftung zum Beton zu verbessern.
 

Gipsschaumkarton

Schaumwerkstoffe sind leicht und vergleichsweise stabil. Im Bau kommen sie als Isoliermaterial infrage. Ist der zugrundeliegende aufzuschäumende Stoff nur druckstabil, aber nicht zugfest, entsteht der Wunsch, nach einem Verbundmaterial. Hat man einen aufgeschäumten Gipsverbundstoff, kann man daraus eine selbsttragende Wärmeisolationswand bauen.
 

Die Herstellung von textilem Gipsschaumkarton

Zelluloseschichten hoher Festigkeit, die die Begrenzung bilden sollen, werden unter Wahrung konstanten Abstandes der Schichten miteinander vernäht. So entsteht eine Doppelschicht mit großem Zwischenraum und dazu senkrechten Verbindungsfasern. In diese größtenteils mit Luft gefüllten Doppelschichten werden nun zwei gegenüberliegenden Seiten Fasern geschossen und rechtwinklig zu den anderen verspannt. Von der rechtwinklig zu diesen beiden Faserrichtung gelegenen Seite werden nun sehr lange Düsen von beiden Seiten eingetaucht. In diesen langen Düsen befinden sich außen eine dicke Gipsleitung und innen eine dünne Gasleitung. Das Ende ist so ausgelegt (geformt), daß (innere Leitung kürzer mit Mehrblasendüse) sich am Ende ein Schaum bildet. Diese langen Vorrichtungen tauchen schräg (fast diagonal in die Doppelschicht ein und kreuzen sich mit denen von der anderen Seite. Sie werden beim Befüllen mit Gipsschaum zwischen den Verbindungsfasern schräg herausgezogen, so daß sie (auf der gegenüberliegenden Seite beginnend) auf ihrer Seite nur noch etwa die Hälfte der Schichtdicke zu befüllen haben, weil der andere Teil von den gegenüberliegenden Düsen befüllt wurde. Damit auch die Seiten der Doppelschicht mit Fasern begrenzt werden, sollen die nebeneinander liegenden Düsen vor dem Einführen in die Doppenschicht auf jeder Seite durch ein grobes Fasernetz gestoßen werden, das nach dem Herausziehen der Düsen und dem schnellen Glattstreichen des Randes auf die Seiten aufgespannt werden. Sie kreuzen dann (noch nicht erwähnt,) diejenigen Fasern, die mit dem Gipsschaum durch die Düse gekommen sind. (Dazu wird eine Gipspumpe benötigt, die nach einer Vorpumpe nicht das gesamte Gipsvolumen erfaßt, sondern an der Seite noch Fasern passieren läßt, die vorher eingefädelt wurden und vom Gips mitgezogen werden. Die Fasern, die wie bei einer Vakuumpumpe zwischen Vor und Hauptpumpe bei sehr geringem Druckunterschied in Strömungsrichtung hinzugefügt werden, müssen sehr leicht (ohne Widerstand) abwickelbar gelagert sein (zugeführt werden). Diese Fasern stoßen also durch die seitlichen Abschlußnetze, welche nun um die Kanten der gefüllten Doppelschicht gefaltet werden. Dieses Netz hat jedoch eine Zusatzfunktion. Es enthält um jede Düse herum eine Schlinge, welche lose auf dem Netz liegt, nach Abziehen der Düse jedoch um die verbleibenden Fasern (in zwei Richtungen) zugezogen werden kann. Nach dem Zuziehen können die Fasern aus den Düsen gekappt und miteinander verschlungen werden. Die Düsen werden mit dem nächsten Netz präpariert und sind bereit für die nächste Platte.
Die mit den Düsen eingezogenen Fasern sind leicht schräg und kreuzen sich dabei schwach mit denen von der anderen Seite. Dadurch erfüllen sie außerdem die Funktion der Versteifung. In dieser Richtung können die Platten aufeinandergestellt werden.
Wie sieht die Mehrblasendüse aus?
Das innere Gasrohr wird in die Mitte des Gipsrohres geführt und in kleine Abzweigungen abgeteilt, die auseinanderstreben in Strömungsrichtung schmal erscheinen und dann elegant in Strömungsrichtung laufen. Am Ende laufen sie spitz zu. Die Gaslöcher befinden sich schon davor an den Seiten der Zweige. Ist der Durchsatz hoch und das große Rohr groß, können die Zweige soweit verzweigt werden, wie der dynamische Druck die Stabilität nicht gefährdet.
 

 

Silizium – Wie soll der Sand als Baumaterial er-/einge-setzt werden?

Sandknappheit

Rundgeschliffener Sand

hat einen sehr flachen Schüttwinkel. Daran kann man messen, wie stark statische Kräfte mithilfe des reinen Schüttgutes übertragen werden können. Runder Sand ist relativ flüssig. Seine Verwendung in Beton würde alle Last auf den Klebstoff zwischen den Sandkörnern legen. In diesem Falle könnte man den Sand auch weglassen und gleich Schaum-Zement nutzen.

Der Mangel an Bausand führt dazu, daß nur Reiche ihn sich noch leisten können. Er wird den Armen weggenommen, während Spekulanten leerstehende Gebäude bauen. Die Knappheit führt auch dazu, daß der Sand vor der Verwendung nicht mehr ordentlich gewaschen wird, wodurch die Festigkeit des Betons beeinträchtigt wird.
Bausand ist mittlerweile so selten geworden, daß er überall gestohlen wird. Das hat katastrophale Folgen. Sand wird tatsächlich von Stränden und aus dem Meer gestohlen. Die Existenz vieler Inseln ist dadurch gefährdet. Der Bedarf ist gewaltig. Bausand muß als Baustoff unbedingt ersetzt werden.

 

Sand sparen!

Sand wird hauptsächlich dadurch verschwendet, daß Gebäude aus Beton abgerissen werden. Einmal durch Zement gebundener Sand und Kies ist im wesentlichen nicht mehr wiederzuverwenden, da beim Brechen des Betons die wertvollen dem Beton Festigkeit gebenden Kanten und Ecken des Sandes verlorengehen. Daher ist die Verwertung und Sanierung existierender Bausubstanz unbedingt zu bevorzugen. Aufgrund der weltweiten Knappheit sollte der Gebäudeabriß mittels internationaler Verträge geregelt werden.
 

 

Feinstrukturierung des Verbundes

Die Zukunft der Verbund(werk)stoffe liegt darin, sie feiner zu strukturieren und sie inhomogener und funktioneller zu strukturieren. Dabei werden nicht nur Herstellungsprobleme sondern auch Entsorgungsprobleme bzw. Recyclingprobleme zu lösen sein. Das wird insbesondere dann der Fall sein, wenn mehr als Zwei Stoffe zu einem Verbund verarbeitet werden.
 

Hohlbetonziegel

Eine einfachere, aber noch nicht entwickelte Variante ist der textile Hohlbetonziegel. Er wird so hergestellt, daß ein ziegelähnliche, aber rundlichere Form aus hohlem hochfestem Beton in einer Form mittels systematischem Schleudern um alle drei Trägheitsachsen erzeugt und nach Aushärtung mittels eines nicht vollständig dichten Kohlefasernetzes von außen verspannt wird. Der Hohlraum kann eine Kohlendioxidatmosphäre enthalten. Denkbar ist auch die massenproduktive Herstellung aus zwei Hälften. Nach Sicherung der Verspannung aus zuziehbaren Kohlefasernetzen, wird der Ziegel vollendet, indem sich die superkalt angebrachten Netze durch Erwärmung weiter verspannen und die Eckigkeit durch Aufgießen der äußeren Hülle hergestellt wird. Die Methode erfordert einen relativ feinen Beton.
 

Quasi-Schaumbeton

Die Methode läßt sich noch ausdehnen, indem man kleine fast Eierschalen dünne Kugeln aus Beton oder Zement herstellt, industriell (per Massenproduktion) also automatisch außen verspannt und dann eine Oberfläche mit sehr grober Körnung aufbringt. Diese Hohlkörper können bei der Betonfertigung mit fein variierender Größenverteilung an unterschiedlich tragenden Stellen eingestreut werden. Große Hohlräume können so auch definiert eingebaut (eingespannt verankern! (Auftrieb beachten!)) werden.

 

Die Zukunft der Verbundmaterialien liegt jedoch nicht nur in der feineren Strukturierung, sondern – besser noch – in in ihrer Wiederverwendarkeit.
 

 

Anfänge von Wiedeverwendbarkeit – Sand-Sintersteine

Sand zu Stein

Mithilfe fokussierter Sonnenenenergie wird aus rundem Sand ein leichter Sand-Sinterstein. Dieser kann bei Bedarf später mit etwas Zementwasser verfestigt werden.

 

Eine neue Quelle

Künstlicher Bau-Sand
Der rundgeschliffene Saharasand wird wie folgt behandelt:
Man baut riesige Linsen mit mindestens zwei Metern Durchmesser. Aus Quarz wird mittels Elektronenstrahllithographie jeweils ein Kreuzphasengitter hergestellt. Mit einer zweiten Linse kann der so in die Fouriertransormierte umgeformte „Strahl“ wieder fokussiert werden. Das Resultat ist ein Multifokaler Strahl mit extrem hoher Temperatur. Rakeln und Schärfentiefe durch brennweite Optik sorgen für Schärfe und Schmelztemperatur. Die Temperatur sollte bei ca. 3000 °C liegen. Ein eindimensionaler Fresnelchopper (energiesparender Phasenchopper) sorgt für eine Erhöhung der Auflösung und vor allem für eine zeitliche Trennung der Targetpunkte.
Die Linsen werden in der heißen Wüste (z. B. Sahara) so auf ein Schienensystem montiert, daß sie wie bei einem 3D-Drucker eine Fläche überstreichen können. Neben den Linsen wird auch ein Rakel installiert. Nach der ersten Behandlung kühlt der Sand ab und wird

  1. Variante abgesaugt und auf eine nächste Bearbeitungsfläche gestreut.
  2. Schnelle Variante schnell durch eine installiere Harke umgeharkt, neu gerakelt und der nächsten Behandlung unterzogen.

Die Behandlung wird so lange wiederholt, bis der Sand dem Harken einen normierten Widerstand entgegensetzt. Dann wird er geerntet und gebrochen. Nach dem Bruch kann das Verfahren wiederholt werden, bis (fast) keine runden Körner mehr enthalten sind.
Wie baut man einen Phasenchopper?
Es gibt zwei Hauptvarianten, einen Phasenchopper zu bauen. Die erste ist die Verteilung der Phasen, die durch das Produkt aus Brechungsindex und Weg quantitativ definiert werden, auf einen Winkel also zwei Kreisscheiben mit auf den Bogen symmetrisch aufgeteiltem Profil und eine gegenläufige Rotation und die zweite ist die Nutzung eines kreuzförmigen Phasenprofils, das gegen ein anderes kreuzfrömiges Profil zweideimensional gerüttelt wird. Zwischen den Kreuzen kann ein transparenter Träger liegen. Die Optik stellt das resultierende Fokusgitter auf dem gerakelten Target scharf. (Sinnvoll ist der Schutz der gesamten Optik vor Staub. )

 

Kohlenstoff in Baustoffen

Die bekannten Kohlenstofffasern machen ein Gebäude brennbar und elektrisch leitfähig. Daher müssen Kohlenstoffasern im Bau in isolierter und möglichst luftabgeschl0ossener Form eingesetzt werden. Das bedeutet jedoch daß sie z. B. in Fertigteilen sehr gut verwandt werden können.

Außerdem soll das kohlenstoffhaltige und extrem widerstandsfähige Kaborund SiC verwandt werden, da es ein idealer Kohlenstoffspeicher ist.
 

Materialsparende Verbundziegel – Textile Sandsintersteine mit Karborundglasur

Die künftige Knappheit von Zement, Sand und Kies verlangt es, in Zukunft andere Wege zu gehen. Hier sollen SiC und runder Sand direkt zum Einsatz kommen.
Die Sandsintersteine können mithilfe fokussierter Sonnenenergie (auch Hohlspiegel sind möglich) wie Porzellan mit einer billigen Karborundsinterschicht überzogen werden. Das speichert Kohlenstoff. Um Sand-Sinterziegel tragender zu machen, können im Inneren Karborund-Fasern bzw. -Zylinder untergebracht werden. Diese Zylinder können standardisiert so verteilt werden, daß sie auch bei verschiedenen Mauerverbünden übereinander zu liegen kommen. So kann Druck von Ziegel zu Ziegel weitergeleitet werden.
Die Sandsintersteine können auch gleich in einer Karborundglasurform mit fehlendem Deckel so hergestellt werden, daß man das standardisierte Karborund- Faser-Zylindergeflecht, das Druck und Zug in verschiedenen Richtungen ableitet, als massenhaft hergestelltes Formteil so herstellt, daß es perfekt in die Form paßt (oder am besten bereits eingesintert wurde). Diese Geflecht enthält stehende Zylinder, die Druck aufnehmen können und zwei- und drei-dimensional diagonale Fasern, die eine Brechen und Reißen des Ziegels verhindern sollen. Kleine Kontaktflächen berühren dann die äußere Form.
Die Form wird dann unter Rütteln mit Sand überstreut. Und dann kann der Sand unter leichtem Rütteln festgesintert werden. Die leichte Volumenverringerung wird stufenweise mit weiterem Sand ausgeglichen, gerüttelt, festgesintert, Die äußere Hülle von außen pünktchenweise mit den Kontaktflächen verschmolzen und dann der SIC-Deckel aufgesetzt, der geschlossene Ziegel umgedreht und mit dem restlichen losen inneren Sand der Deckel festgeschmolzen. Ein leichtes Vakuum beim Zuschmelzen verringert die Wärmeleitfähigkeit. Die inneren Strukturen sind so angeordnet, daß bei rechtwinkliger halber Überdeckung der Ziegel noch eine optimale Lastaufnahme (siehe Skizze) erfolgt.

Nutzt man gesinterten Sand zur dreidimensionalen Strukturbildung, kann man auch runden Saharasand einsetzen.
Aus runden Körnern kann man durch Sintern und leichtes Brechen auch Aggregate machen, die als Schüttgut eine besonders geringe Dicht haben. Um daraus stabile Strukturen zu bilden, muß man sie dann mit einem abgestimmten Größenspektrum aus kleineren Körnern und zu anderer Größe gebrochenen Aggregaten kombinieren und den Ziegel während des Sinteranfangs drehen, damit die kleinen Körner überall kleben bleiben. So kann mit den Ausgangsstoffen runder Sand und Karborund ein Optimum aus Stabilität und Dichte eingestellt werden.

Eine Weiterentwicklung dieser Idee wäre es, zu den Inneren Strukturen, die die Hauptlast tragen sollen, Glasschaum hinzuzufügen. Dieser Glassschaum müßte in Abhängigkeit von der Nähe zu anderen Strukturen in seiner Dichte variiert werden (können). Dann kann bei hoher Stabilität viel Material gespart werden.
Das Schließen des Deckels ist bei der Verwendung von Schaum auch einfacher. Abgesehen vom Verschweißen der Kanten kann der Rest des Glases schon erkalten. Beim Erkalten kann der Druck zur Steuerung genutzt werden, indem man den Ziegel nach verschweißen an den Zylindern kalt kontaktiert. Das kann durch die Greifer geschehen. So bleibt die das Skelett integrierende Füllmaterial-Dichte nahe den Zylindern hoch und fern von ihnen niedrig.

Ziegel mit Karborundoberfläche haben den Vorteil mehrfach verwendbar zu sein. Daher lohnt es sich langfristig ein so teures Herstellungsverfahren anzuwenden.

Die hochdruckfesten Steine können später auch als Stecksystem ausgelegt werden. Sie sollten dann auch für 45°-Winkel ausgelegt werden – also achteckige Stecker über den tragenden Röhren besitzen. Bei geeigneter Konzeption kann so die Wiederverwendbarkeit gewährleistet werden.
 
Skizze:

Skizze 1
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Skizze: Ziegelhülle mit Rohrskelett; nach dem Auffüllen wird der Deckel festgebrannt.

 

Der Ziegel in der Skizze (noch nicht steckbar konzipiert) enthält ein SiC-Skelett, das zusätzlich noch schräge und diagonale Fasern (nicht eingezeichnet) enthält, der Deckel trägt innen noch eine stabilisierende Struktur (nicht eingezeichnet), die in das Geflecht hineingreift. Evtell.e zusätzliche Kontakt-Punkte können planmäßig (automatisch) mit Lasern verschweißt werden. Die Strukturierung textiler materialsparender Bauelemente soll nicht privat patentiert werden.

 

Sanddiebstahl verfolgen

Ausufernder Sanddiebstahl bedroht Küsten, Inseln Korallenriffe und Küstenverläufe. Der Sand-Raubbau hat in weiten Teilen der Welt gemeingefährliche Formen angenommen, weshalb nicht nur der Diebstahl, sondern auch die Hehlerei auf internationaler Ebene verfolgt werden muß.
Die Prekarität der weltweiten Bausandknappheit ist der Grund, warum Problemlösungen nicht patentiert werden dürfen.
 

 

Die Knappheit von wichtigen Metallen

Die Stahlknappheit

Stahl wird durch zunehmenden weltweiten Verbrauch, (vor allem durch Verbauung, Industriewachstum, durch Verwendung im Individualverkehr), durch Vermüllung (Deponierung), unkontrollierten Verfall und durch Verrosten knapp. Immer mehr Länder benötigen viel Stahl. Gleichzeitig landen große Mengen Rost und Eisensalze bereits im Meer, wo sie nach heutigen Maßstäben unwiederbringlich sedimentieren. Es ist daher in globalem Interesse, Rost durch Veredelung und Korrosionsschutz weltweit zu bekämpfen. Ein erster Einsparungschritt ist die Abschaffung des nicht-verallgemeinerbaren Individualverkehrs. In »Der energetische Blickwinkel in der Politik – Warum der Individualverkehr sterben muß« wird der energetische Grund für die Abschaffung des PKW-Verkehrs beschrieben.
Internationale Abkommen gegen das marine Sedimentieren von Eisenverbindungen sind zu schließen. Massenhaftes rosten-lassen von Infrastruktur ist zu bestrafen.

Für den Bau von Gleisen sind für Stahl Ersatzmaterialien zu suchen. Infrage käme hier wieder das zwar nicht dehnbare, aber hochdruckfeste SiC, welches so für Gleise genutzt werden kann, daß durch länglichen Nut-Formschluß über eine Dehnungsfuge verbundene SiC-Gleise die jahreszeitlichen Größenschwankungen besser ausgleichen.
 

Kupferknappheit

Wenn Afrika und Südostasien so viele Kupferleitungen verlegen wollten, wie die Nordamerikaner und Europäer, gäbe es kein Kupfer mehr. Dabei ist vorauszusehen, daß Kupfer bei einer nachhaltigeren und notwendiger Weise dezentraleren Erzeugung stärker gebraucht würde. Sollte es einen Ausbau der Eisenbahnen geben, wäre auch mehr Kupfer und mehr Stahl vonnöten. Gleichzeitig würde allerdings ein Schwenk weg vom Individualverkehr Kupfer und Stahl sparen. Die Umstellung des Internets von Kupfer auf Glasfaser würde ebenfalls Metall freisetzen.
Es ist daher sinnvoll, die Energieversorgung der Zukunft ebenfalls über Glasfaserkabel zu realisieren. Diesbezüglich ist noch fast nichts entwickelt.
Wie man Kupfer spart, wird in einem Extraartikel »Reduktion von Kupfer in der ersten Welt« behandelt.
 

 

Die Frage der Energie

Alle hier vorgestellten Materialien benötigen zu ihrer Herstellung Energie. Einige davon benötigen lediglich Wärmeenergie, die leicht durch fokussierte Sonnenenergie bereitgestellt werden kann. Selbst die Herstellung von Karbonfasern kann so gestaltet werden, daß die Energie optisch eingefangen wird. Dazu müssen eindimensionale flächige Linsen Sonne auf Pyrolyserohrleitungen fokussieren. Am meisten zusätzliche Energie benötigt daher die Herstellung von verdichtetem Holz. Werden Balken oder Träger mit Längsfasern mit Kohle- oder Aramid-Fasern umwickelt, können sie auch besondere Lasten aufnehmen. Die Fasern müssen gegen die Beschädigung durch Feuer geschützt werden.
Mehr zur Energie stand unter »Wie soll die Energieerzeugung der Zukunft aussehen?«.

[Evariste]
 

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