Forscher der Ateneo de Manila University und der National University – Mall of Asia Campus – haben einen überraschenden neuen Verwendungszweck für die große Menge an Vulkanasche, die auf den Philippinen verstreut ist, gefunden: Sie kann zum Schutz vor schädlicher Strahlung verwendet werden.
Die Forscher stellten Blöcke aus frisch ausgehärtetem Geopolymermörtel her, der aus Taal-Vulkanasche besteht.
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Die Blöcke aus Geopolymermörtel aus Taal-Vulkanasche (TVA) wurden 24 Stunden nach dem Aushärten aus der Form genommen. Es wurde festgestellt, dass das natürliche Vorhandensein eisenhaltiger Mineralien in TVA diesem Material starke Strahlungsdämpfungseigenschaften verleiht. CREDIT: Myris V. Supnad
Strahlenschutz ist für Krankenhäuser, Industrieanlagen und kerntechnische Einrichtungen unerlässlich. An diesen Orten wird ionisierende Strahlung zu nützlichen Zwecken eingesetzt, beispielsweise zur Unterstützung von Ärzten bei der Behandlung kranker Organe und gebrochener Knochen, zur Suche nach strukturellen Schwachstellen in Gebäuden oder zur Sterilisierung von Lebensmitteln, um diese länger haltbar zu machen. Trotz ihres Nutzens kann eine langanhaltende Exposition gegenüber ionisierender Strahlung schädlich sein – daher ist eine Abschirmung erforderlich. Die derzeit verfügbaren Abschirmungsmaterialien wie Beton und Blei können jedoch teuer und umweltschädlich sein. Baumaterialien aus Vulkanasche bieten eine potenziell nachhaltige und leichte Alternative.
Als der Taal-Vulkan im Jahr 2020 ausbrach und weite Teile von Luzon mit Asche bedeckte, stellte dies die Entsorgung vor große Herausforderungen. Anstatt dieses pyroklastische Material als Abfall zu behandeln, untersuchten die Forscher Floyd Rey P. Plando und Myris V. Supnad und Joel T. Maquiling die potenzielle Verwendung von Taal-Vulkanasche (TVA) in Bauanwendungen. Sie testeten die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Geopolymermörtel auf TVA-Basis und stellten fest, dass das natürliche Vorkommen eisenhaltiger Mineralien dem Mörtel starke strahlenabschwächende Eigenschaften verleiht.
„Eisen hat ein größeres Wechselwirkungsvermögen, weil es mehr Elektronen enthält. Darüber hinaus ist es aufgrund seiner schweren und dicht gepackten Struktur ein dichtes Metall. Ein Material mit hohem Elektronengehalt und hoher Dichte wie TVA ist daher effizienter bei der Blockierung gefährlicher Röntgen- und Gammastrahlen“, sagte Plando.
Maquiling führte weiter aus: „Darüber hinaus führt die optimale Mischung aus Vulkanasche und Aggregaten zu einer effektiven Abschwächung von Photonen (Strahlung) aufgrund der daraus resultierenden Unordnung (Entropie) in den Mikrostrukturen der körnigen Materie.“
Da vulkanische Materialien auf dem tektonisch aktiven philippinischen Archipel reichlich vorhanden sind, bietet diese Entdeckung eine praktische Möglichkeit, Katastrophenabfälle zu bewältigen und gleichzeitig die Sicherheit in kritischen Gebieten zu verbessern.
Zwar sind weitere Studien erforderlich, um die Haltbarkeit des Materials zu verfeinern und seine Abschirmungsleistung zu optimieren, doch zeigt dieser Durchbruch, dass selbst Nebenprodukte von katastrophalen Naturereignissen zu sinnvollen und lebensrettenden Innovationen führen können.