Die Erfindung

Aus der Entdeckung ergibt sich der Schluss, dass Naturstein in bestimmten Grenzen komprimierbar ist, sich deshalb vorspannen lässt und unter Vorspannung auch in bestimmten Grenzen biegen lässt, sofern die Stabilisierung hinreichend stark ausgeführt ist, und das ohne die geringste Schädigung, wie in Dauerbiegelast-Wechseltests bewiesen werden konnte.

Die Komprimierung kann beliebig oft wiederholt werden, ohne dass das Steinmaterial altert.

Als Beispiel dafür dienen dünne Steinstäbe aus Granit, die auf der gesamten Länge mit Carbonfasern ummantelt und vorgespannt werden und den Granit vor Bruch schützen. Die Beobachtung zeigt, dass es sich im Ergebnis um ein realtiv flexibles Bauteil handelt, das die Vorteile von Aluminium und Stahl kombiniert. Mit ca. 2,7 g/cm³ hat der Werkstoff das spezifische Gewicht von Alu und mit über 300 N/mm² je nach Steinsorte reicht er an die Druckfestigkeit von Baustahl. Dabei ist der Werkstoff mit einem E-Modul ausgestattet, welches je nach Faserrichtung und Schichtdicke der Faser in Relation zum Stein im Bereich zwischen dem von Aluminium und Stahl liegt, das E-Modul kann in diesen Bereichen gezielt eingestellt werden.

Das Gleiche funktioniert – allerdings nur in wesentlich engeren Grenzen – mit Kunststein, wie z.B. harzgebundenem Steinmehl oder zementbasiertem Kunststeinmaterial wie z.B. Beton, sowie in engeren Grenzen auch mit Keramik-Materialien. Die kristalline Struktur von Granit ist jedoch flexibler als die von Beton und Keramik.

Interessant ist die Beobachtung, dass auch Basalt und Gabbro-Gestein sich für die Vorspannung durch Carbonfasern eignet. Deren Steinfigkeit liegt sogar über dem von Granit, bei allerdings etwas höherem Gewicht.

Zusätzliches Merkmal ist, dass sich temperaturbedingte Ausdehnung, wenn es sein muss, fast gänzlich unterdrücken lässt. Das hängt von der Dimensionierung der Carbonfaserschicht ab.

Mit diesen Eigenschaften ausgestattet wurde langsam aber sicher klar, dass mit CFS^® ein neuartiger Werkstoff von TechnoCarbonTechnologies^® erfunden worden war, der die Chance bietet, als Ersatz-Werkstoff für Metalle und Stahlbeton in vielen Anwendungsfällen zu dienen, und sich bei seiner Herstellung und entsprechender Weiterentwicklung der Technologie das Potenzial bietet, große Mengen an Energie und damit auch an CO2-Emissionen bei der Material-Herstellung zu sparen.

Endgültig spannend wird es dann, wenn es gelingt Carbonfasern aus Biomasse herzustellen, was über den Weg von grünem Acrylnitril aus grünem Methanol in greifbare Nähe rückt, damit grüne Carbonfasern auch die heute erwartete Performance haben.

Granit ist auf allen Kontinenten in deutlich grösseren Mengen verfügbar als der für die heutige Zementherstellung benötigte Kalkstein, die Skalierbarkeit der Materialherstellung wäre in Zukunft deshalb gewährleistet.

Bei der Herstellung von Granitplatten aus Rohblöcken fallen heute produktionsbedingt nicht unerhebliche Mengen an feinstem Steinmehl an. Grosse Vorkommen von getrocknetem Steinmehl oder Steinstaub gibt es in der Region um Verona, da hier seit über 40 Jahren Steinplatten für den europäischen Markt hergestellt werden.

TechnoCarbon hat aus diesem Grund in Italien einen Ableger gegründet, um das Potenzial der Verwitterung dieser Steinmehle zu erforschen und für die natürliche Bindung von CO2 zu nutzen. Die Fa. TechnoCarbonTechnologies Italia srl hat ihren Sitz im Forschungszentrum von Rovereto.