Neuer Beton soll kein CO2 mehr verursachen - WELT

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Beton ist nach wie vor der wichtigste Baustoff. Weltweit werden davon jährlich rund zwölf Kubikkilometer produziert. Er entsteht durch Mischen von Zement, Wasser, Sand und Kies. Bei der Produktion von einer Tonne Zement werden rund 700 Kilogramm Kohlendioxid freigesetzt. Das hat zur Folge, dass die Zementindustrie derzeit für rund acht Prozent des weltweiten CO₂-Ausstoßes verantwortlich ist. Dieser Anteil könnte in den kommenden Jahren noch größer werden, denn in vielen Regionen der Welt, insbesondere in Asien und Afrika, steigt die Nachfrage nach Zement.

Im Hinblick auf den Klimaschutz denken Forscher darüber nach, durch welche Materialien der Beton beim Hausbau ersetzt werden könnte. Die Verwendung von Holz ist eine naheliegende und letztlich altbekannte Alternative. Tatsächlich gibt es seit einigen Jahren einen neuen Trend zum Bauen mit Holz. In Berlin entsteht derzeit in der Nähe des Bahnhofs Südkreuz das mit rund 40.000 Quadratmeter Nutzfläche größte Holz-Hybrid-Gebäude Deutschlands. Bei diesem Bau werden zwei Drittel des üblicherweise benötigten Betons eingespart.

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Doch Holz dürfte nicht die alleinige Antwort sein. Forscher arbeiten auch an der Entwicklung neuer Zementarten, deren Herstellung weniger oder im Idealfall sogar überhaupt kein Kohlendioxid mehr freisetzt.

CSA-Zement wird bei niedrigeren Temperaturen gebrannt

Zement wird in großen Drehrohr-Öfen bei Temperaturen um 1450 Grad Celsius gebrannt. Würde man hier statt fossiler Brennstoffe zum Beispiel „grünen Wasserstoff“ einsetzen, ließe sich die CO₂-Bilanz deutlich verbessern. Doch bis CO₂-neutral aus Öko-Strom hergestellter Wasserstoff in ausreichenden Mengen und marktgerechten Preisen zur Verfügung steht, dürften noch einige Jahre vergehen.

Schnellere Effekte verspricht der Einsatz von Rohstoffen, die bei niedrigeren Temperaturen zu Zement verarbeitet werden können. Wissenschaftler des Schweizer Forschungszentrums Empa halten Zement aus Calciumsulfoaluminat (CSA) für einen vielversprechenden Kandidaten.

Weniger Kalkstein hat den größten Einspareffekt

Der CSA-Zement kommt mit einer 200 Grad niedrigeren Brenntemperatur aus. Schon das führt zu einem reduzierten Ausstoß an Kohlendioxid. Einen noch größeren Effekt hat aber der geringere Anteil von Kalkstein in CSA-Zement. Kalkstein führt im Prozess der Zementherstellung zur Freisetzung von CO₂. Weniger Kalkstein bedeutet also geringere Kohlendioxid-Emissionen. Beide Effekte zusammen führen dazu, dass bei der Herstellung einer Tonne CSA-Zement im Vergleich zum klassischen Zement rund 200 Kilogramm CO₂ eingespart werden.

Die Schweizer Wissenschaftler schlagen überdies vor, Abfälle aus anderen Industrieanlagen mit Zement zu vermischen. Damit ließe sich die CO₂-Bilanz weiter verbessern. Infrage käme Schlacke aus Hochöfen, Flugasche aus Kohlekraftwerken sowie das beim Recycling von Edelmetallen aus Elektronikschrott übrigbleibende Pulver.

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Möglicherweise lässt sich Zement aber auch ganz ohne Erhitzen von Calciumkarbonat herstellen. Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston schlagen vor, das Mineral per Elektrolyse in Calciumhydroxid umzuwandeln und dieses für die Zementherstellung zu nutzen. Würde man die Elektrolyse ausschließlich mit „grünem Strom“ betreiben, wäre diese elektrochemische Form der Produktion CO₂-neutral. Der bei der Elektrolyse anfallende Sauerstoff und Wasserstoff könnte überdies noch anderweitig genutzt werden.

Für den Öko-Zement benötigt man Olivin

Die Schweizer Empa-Forscher wollen indes eine Zementart entwickeln, die nicht nur CO₂-neutral ist, sondern sogar eine negative Kohlendioxid-Bilanz aufweist. Dieser „Öko-Zement“ basiert auf Magnesiumsilikat, das vor allem im Mineral Olivin enthalten ist. Bei der Zementproduktion muss dem Magnesiumsilikat mehr Kohlendioxid zugeführt werden, als beim Brennen freigesetzt wird.

Die Nutzung von Öko-Zement mit negativer CO₂-Bilanz setzt allerdings eine ausreichende Verfügbarkeit von Olivin voraus. Wirtschaftlich gewinnen lässt es sich nur dort, wo das Mineral in abbauwürdigen Mengen oberflächennah verfügbar ist. Dies ist praktisch nur dort der Fall, wo Olivin durch Vulkanismus aus dem Erdmantel nach oben transportiert wurde.