Ziel des BIOMAC-Projekts ist die Entwicklung CO₂-neutraler Betone mit umweltfreundlichen Gesteinskörnungen (GK) in Kombination mit reaktiven Bindemitteln, beide auf Basis verkohlter Biomasse. Die Verwendung dieser CO₂-negativen Reststoffe in zementären Systemen ermöglicht es, den CO₂-Fußabdruck zukünftiger Betonsysteme deutlich zu reduzieren, um diese in einer umweltorientierten Bauwirtschaft zu nutzen.

Um notwendige Anforderungen im Bauwesen zu erfüllen, wird in der ersten Förderperiode eine umfassende Charakterisierung der einzusetzenden Reststoffe sowie eine dezidierte Erforschung ihrer Wechselwirkungen im Materialverbund durchgeführt. Um dieses Ziel mit solchen niedrigfesten Ausgangsstoffen zu erreichen, wird ein packungsdichteoptimiertes System, bekannt von Ultra-Hochleistungsbetonen, zugrunde gelegt. Die Lasten, die im Normalbeton über die GK abgetragen werden, müssen über die Betonmatrix von festigkeitsbildenden Materialbändern (Ribbons) übertragen werden. Diese setzen sich aus den festigkeitsbildenden Phasen der Bindemittelmatrix und der Kontaktzone (ITZ) Bindemittel-Biokohlen-Gesteinskörnung zusammen. Um diese CO₂-neutralen Betone bis hin zur Anwendung in der zweiten Förderperiode zu entwickeln, wird zunächst der Portlandzement durch reaktive Biomasseasche an der TU Darmstadt (TUDa) und die GK durch CO₂-negative Biomassekohlen an der Universität Kassel (UK), z.B. aus der reduzierenden Verbrennung von Reststoffen aus der Biogasproduktion, partiell substituiert. In einem darauffolgenden gemeinsamen Schritt werden diese beiden Ansätze kombiniert.

Der Forschungsfokus der TUDa liegt auf der Integration von Biomasseaschen als Zementersatzstoffe (SCM) auf Bindemittelebene und der der UK auf der Integration der Biomasse-Gesteinskörnung in dem zementgebundenen System. Die gemeinsame Forschung konzentriert sich auf die Wechselwirkungen in der ITZ. Es wird ein Modellansatz zur Vorhersage der Wechselwirkungen und des mechanischen Verhaltens der ITZ zwischen Matrix und Biomasseaggregaten erarbeitet. Zur Simulation der Interaktion zwischen Biomassekohlen (UK) und Bindemittelmatrix (TUDa) werden experimentelle Untersuchungen durchgeführt, um die Randbedingungen des Models zu definieren. Der Modellansatz basiert auf einem Zwei-Partikel-System, welches in einem skalierbaren BIOMAC-model-element gipfelt. Dieses wird in Kooperation beider Projektpartner experimentell und simulativ auf ein Multi-Partikel-System erweitert.

Die Ergebnisse der ersten Förderperiode bilden die Grundlage für ein betontechnologisches Upscaling zu einem zukunfts- und umweltorientierten BIOMAC-System in der zweiten Förderperiode. Ferner sollen die BIOMAC-Ergebnisse in zweiter Förderperiode mit den drei Modulen des SPP2436 verzahnt werden, um mögliche Wege für einen neuartigen NET-ZERO-Beton aufzuzeigen.