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Vogelperspektive eines Tagebaus. Copyright: iStock: ollo.
19.07.2022

Der Klebstoff unserer Zivilisation

Zement ist dafür verantwortlich, dass die Bestandteile im Beton haften. Und der globale Bedarf an Beton wächst und wächst. Das aber schafft in mehrfacher Hinsicht ein Emissionsproblem. Die Baubranche steht vor einer Herausforderung, wenn sie klimaneutral werden will.

Auf Listen CO2-emissionsreicher Industriezweige finden sich normalerweise schnell Begriffe wie „Energie“ oder „Transport“. Seltener hingegen „Bauen und Wohnen“. Dabei ist dieser Bereich für stolze 38 Prozent der globalen CO2-Emissionen verantwortlich. In vielen Statistiken aber taucht er in unterschiedlichen Sektoren auf: Gebäude werden mit Heizung, Strom und Gas dem Energiesektor zugerechnet – und Baumaterialien fallen wiederum unter „Industrielle Prozesse“.

Insbesondere lohnt sich aber ein Blick auf die Baumaterialien. Weltweit entstehen rund 2,8 Gigatonnen Kohlendioxid in der Zementindustrie. Zum einen, weil bei der Produktion von Zement extrem hohe Temperaturen vonnöten sind: Dabei wird Kalkstein bei 1.450 Grad Celsius zu sogenannten Klinkern gebrannt. Das ist energieintensiv und geschieht überwiegend mit fossilen Rohstoffen, auch wenn die Industrie mittlerweile versucht, verstärkt Müll, Klärschlämme oder Altöl zu verbrennen. Mindestens 30 Prozent der benötigten Energie aber stammen noch immer aus Braun- oder Steinkohle. Ohnehin ist der Energieaufwand selbst nur für ein Drittel der CO2-Emissionen verantwortlich.

Emissionen durch Kalkverbrennung

Das viel größere Problem: Beim Brennvorgang wird Rohkalk in Kaliumoxid umgewandelt, der Kalkstein wird also entsäuert. Das setzt enorme Mengen an zuvor gebundenem CO2 frei. Während es zumindest denkbar ist, bei der Energiezufuhr auf grüne Energie zu setzen, lässt sich dieser chemische Prozess nicht ändern – der Rohstoff selbst ist das Problem. Gefunden werden müsste ein Ersatz für den Kalk oder den daraus entstehenden Zement.

Zement stellt sicher, dass die Bestandteile Sand, Wasser und Kies im Beton zusammenhaften. Er ist der Klebstoff unserer heutigen Zivilisation. Fabriken sind mit Beton gebaut, Lagerhallen, Brücken, Staudämme und Straßen sowie auch sehr viele Wohnungen und Bürogebäude. Denn Beton vereint verschiedene Eigenschaften: Er ist extrem druckfest, und er schützt Stahl wirksam vor Feuchtigkeit und Korrosion. Jedes Jahr werden schätzungsweise rund sechs Milliarden Tonnen Zement produziert. Tendenz steigend. Die anhaltende Urbanisierung führt zu einem weiteren Bauboom, der noch bis weit in die Zukunft anhalten kann. Innerhalb von nur zwei Jahren wurde in China so viel Beton verbaut wie in der gesamten Historie der USA. Und die Bauindustrie klebt am Beton: Er ist erprobt, er ist bekannt – und er ist sehr günstig.

Rote Lehmberge.

Textilbeton und Carbonbeton

Um hier anzusetzen, braucht man also große Hebel – oder verschiedene Lösungen gleichzeitig. Die erste Möglichkeit: den Kalk ersetzen. Zum Beispiel durch Vulkanasche oder den sogenannten Belterra-Lehm, jene Tonschicht, die Bauxitvorkommen bedeckt und beim Abbau von Bauxit ohnehin abgeräumt werden muss. Forscher haben damit einen Zement entwickelt, bei dem der Kalk immerhin zur Hälfte durch Lehm ersetzt wird. Der positive Nebeneffekt: Die Brenntemperatur könnte mit 1.250 Grad Celsius etwas geringer ausfallen. Eine mögliche CO2 Reduzierung insgesamt läge bei etwa 60 Prozent. Andere Alternativen: sogenannter Textilbeton oder Carbonbeton, ein Verbundstoff aus Feinbeton, Carbon, Glas oder Basalt. Da hier die Carbonfasern den Stahl ersetzen, wären geringere Mengen Beton vonnöten. Seit 2005 ist der Werkstoff auch bereits im Einsatz. Allerdings ist er komplizierter herzustellen und zu verarbeiten und damit um ein Vielfaches teurer – und er wirft Fragen beim Recycling auf, da sich die Carbonfasern später schwieriger aus dem Beton lösen lassen.

Wenn sich der Kalk nur schwer ersetzen lässt – ist dann weniger Beton eine Alternative? Leichtbaubeton oder sogenannter „Gradientenbeton“ könnte Material- und Energiekosten um rund 30 Prozent reduzieren. Dabei werden poröse Hohlräume dort in den Beton eingebaut, wo er weniger beansprucht ist. Noch aber ist Forschung vonnöten, um den Leichtbaubeton flächendeckend und sicher einzusetzen. Und anschließend werden die Regulatoren und Sachverständigen erst einmal Gesetze und Normen erlassen müssen, um die Sicherheit zu zertifizieren.

Recycling löst nicht das Emissionsproblem

Man könnte Beton natürlich auch ganz ersetzen, zum Beispiel durch Holz. Das ist als Baumaterial jüngst so im Trend, dass die Holzpreise deutlich angestiegen sind und den ohnehin teuren Baustoff weiter verknappt haben. Um nur ein Viertel des aktuell jährlich benötigten Betons zu ersetzen, müsste man außerdem Wälder pflanzen, die der Fläche ganz Indiens entsprächen. Holz wird also auf absehbare Zeit keine adäquate Alternative sein.

Eine andere Möglichkeit: Recycling. Das ist zumindest mit Blick auf Ressourceneffizienz ein Thema. Wiederverwendeter Beton muss nicht neu produziert werden. Der Beitrag zum Klimaschutz hingegen wird dabei von Forschern eher skeptisch gesehen: Denn um Beton recyceln zu können, muss er zerkleinert und gemahlen werden – auch dieser Prozess verbraucht Energie. Und obendrein benötigt auch recycelter Beton neuen Zement als Bindemittel, also genau jenen Stoff, der für besonders viele Emissionen sorgt. Immerhin: Ein weiterer Vorteil von Recyclingbeton besteht darin, dass mit ihm ein lokal begrenzter Ressourcenkreislauf in Gang gesetzt werden kann. Das spart insbesondere Transportwege und die damit verbundenen Emissionen. Betontransport ist Schwerlastverkehr – energieintensiv und schwer zu elektrifizieren.

Innovation Abscheidung?

Die Bauindustrie selbst möchte idealerweise auf CO2-Abscheidung setzen. Beim sogenannten CCUS (Carbon Capture Usage and Storage) ließen sich Schätzungen zufolge mehrere Millionen Tonnen CO2 einsparen. Dabei wird entstehendes Kohlendioxid abgeschieden und über Pipelines in Lagerstätten gebracht. Es könnte auch in synthetische Kraftstoffe verwandelt werden. Seit mehr als einem Jahrzehnt wird an dieser Innovation geforscht, mittlerweile gibt es erste Pilotprojekte. Nach wie vor ist aber unklar, ob die dafür erforderliche Infrastruktur für den CO2-Transport überhaupt finanzierbar wäre.

Lösungen gibt es also einige und auch längst entsprechende Willensbekundungen aus der Zementindustrie, insbesondere in Industrieländern. Gleichzeitig aber ist Beton nach wie vor günstig. Zu günstig. Es besteht wenig Druck für das Entwickeln von Alternativen, weder bei öffentlichen Ausschreibungen noch in den urbanen Zentren schnell wachsender Schwellenländer. Klar ist aber: Wenn wir uns nicht vom Klebstoff unserer Bauweise lösen, sind die Klimaschutzziele kaum zu erreichen.


Dieser Beitrag stammt aus unserem Unternehmensmagazin „ESSENTIAL“, in dem wir kontinuierlich über Trends und Schwerpunktthemen aus unseren Zielindustrien und -märkten berichten. Weitere Beiträge des Magazins finden Sie hier.

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