Grüner Wandel in einer grauen Industrie

Beton ist das weltweit am meisten genutzte Baumaterial und bildet die Grundlage f¨¹r die Infrastrukturen unserer modernen Gesellschaft. Er ist zum Teil wiederverwendbar und kann sogar beim Aush?rtungsprozess CO₂ aus der Atmosph?re binden. Dennoch ¨¹bersteigt die w?hrend des Herstellungsprozesses freigesetzte Menge an CO₂ bei Weitem die Menge, die sp?ter wieder gebunden werden kann. Deshalb verursacht die Betonindustrie auch etwa acht Prozent des weltweiten CO₂-Ausstosses ¨C mehr als die Luft- und Schifffahrt zusammen. Franco Zunino, Senior Scientist am Institut f¨¹r Baustoffe der ETH Z¨¹rich, m?chte mit seinem ?Ultra Green Concrete?-Ansatz die Formulierung von Beton ver?ndern.

Der bestm?gliche Beton

Beton besteht aus einer Mischung aus Zement, Gesteinsk?rnern und Wasser. Traditioneller Zement setzt sich aus etwa 95 Prozent Klinker und f¨¹nf Prozent Gips zusammen. Um Zement herzustellen, wird Kalkstein und Ton in einem auf 1450 Grad erhitzten Ofen zu Klinker gebrannt, wobei durch die chemische Zersetzung des Kalksteins zwangsl?ufig CO₂ freigesetzt wird. Der enorme Energiebedarf des Ofens tr?gt zus?tzlich zu einer schlechteren Umweltbilanz bei.

Die EPFL hat bereits das Projekt ?Limestone Calcined Clay Cements? (LC3) initiiert, an dem Zunino aktiv beteiligt ist und das einen neuen Standard in der Zementherstellung gesetzt hat. Es entwickelte eine Zementformulierung, die 50 Prozent Klinker und eine Kombination aus gebranntem Ton und Kalkstein verwendet. Dies f¨¹hrte zu einer CO₂-Reduktion von etwa 40 Prozent im Vergleich zu herk?mmlichem Zement. Allerdings k?nnen diese Umweltvorteile erheblich gesteigert werden, indem die Formulierung von Beton verbessert wird. Hier greift das UGC-Projekt von Franco Zunino am Department Bau, Umwelt und Geomatik (D-BAUG) der ETH Z¨¹rich.

Franco Zunino verfolgt f¨¹r den neuen gr¨¹nen Zement eine Doppelstrategie: Erstens soll der Klinkeranteil reduziert werden, und zweitens soll die Menge des Gesamtzements im Beton verringert werden. Diese Doppelstrategie bietet Flexibilit?t, um kohlenstoffarme Betonzusammensetzungen an individuelle M?rkte anzupassen. ?Ideal w?re es, beides gleichzeitig umzusetzen, die einzelnen Komponenten sind jedoch unabh?ngig voneinander. In einigen M?rkten ist es m?glicherweise schwierig, beide Aspekte der Doppelstrategie gleichzeitig umzusetzen, da Produktionskapazit?ten und Infrastruktur aufgebaut werden m¨¹ssen. Dennoch besteht die M?glichkeit, zumindest einen davon zu realisieren und trotzdem CO₂ einzusparen.?, erkl?rt Franco Zunino.

Berechnungen von Franco Zunino und seinem Team haben ergeben, dass der CO₂-Ausstoss von ?ultra-gr¨¹nem Beton? von 300 kg CO₂ pro Kubikmeter auf etwa 80-100 kg pro Kubikmeter gesenkt werden konnte. Je nach Anwendung k?nnten somit bis zu zwei Drittel der CO₂-Emissionen eingespart werden, ohne Kompromisse bei der Leistung des Materials einzugehen. Obwohl der Forscher betont, dass es so etwas wie einen inh?rent ?klimaneutralen? oder ?kohlenstoffnegativen? Beton nicht gibt, ist er der Ansicht, dass es in industrialisierten L?ndern keinerlei Ausreden gibt, warum man nicht umgehend auf das neue, nachhaltigere Baumaterial umsteigen sollte.

Kosteng¨¹nstiger als traditioneller Beton

Ein Grund k?nnte sein, dass die Betonindustrie als nicht besonders innovativ gilt. Beton hat sich aufgrund seiner Kosteneffizienz, Sicherheit und Bedienungsfreundlichkeit als ?usserst erfolgreich erwiesen. Der ?gr¨¹ne Beton? w?re laut Zunino sogar noch kosteng¨¹nstiger als konventioneller Beton. Der Anteil an teuren Bestandteilen ist tiefer, wobei die Qualit?t und damit der Preis des Betons gleicht bleibt. Dies schafft finanzielle Anreize, um das umweltfreundlichere Material zu verwenden.

Nat¨¹rlich geht es auch um Sicherheitsaspekte. Franco Zunino meint dazu: ?Alle, die ein Haus bauen, w¨¹nschen sich ein Material, das 100 Jahre lang h?lt. Aber wir m¨¹ssen uns fragen, ob dies angesichts der erheblichen CO₂-Emissionen wirklich sinnvoll ist. K?nnten wir stattdessen ein Material verwenden, das den erforderlichen Lebenszyklus der Struktur erreicht, aber erheblich weniger CO₂ ausst?sst? In einem Szenario der Klimakrise ist eine heute eingesparte Tonne CO₂ mehr wert als die gleiche Tonne, die in 50 Jahren eingespart wird.?

Die Produktion von LC3 l?uft bereits

Zunino betont, dass kohlenstoffarmer Zement sogar langlebiger sei als herk?mmlicher. Derzeit gibt es weltweit etwa sieben Zementwerke, die Zement mit dem LC3-Ansatz produzieren. Franco Zunino geht davon aus, dass diese Zahl in den kommenden Jahren auf mehr als 40 ansteigen wird. ?Der Bedarf an Beton wird in Zukunft steigen. Unser Beitrag besteht darin, verbesserte Betonmischungen mit einem niedrigeren Zementanteil zu entwickeln und so trotzdem unsere Umweltziele zu erreichen.?, sagt Zunino. Er ist ¨¹berzeugt, dass LC3 in zehn Jahren, die am weitesten verbreitete Zementart weltweit sein wird.