Ultra Green Concrete: Grüner Wandel in einer grauen Industrie Grüner Zement mit geringerem CO2-Ausstoß als traditioneller Zement

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Beton ist das weltweit am häufigsten verwendete Baumaterial. Dessen Bindemittel Zement verursacht jedoch etwa acht Prozent der globalen CO₂-Emissionen. Das Projekt Ultra Green Concrete (UGC) entwickelt nun einen Beton, der weniger CO₂ emittiert.

Beton bildet die Grundlage für die Infrastrukturen unserer modernen Gesellschaft. Er ist zum Teil wiederverwendbar und kann sogar beim Aushärtungsprozess CO₂ aus der Atmosphäre binden. Dennoch übersteigt die während des Herstellungsprozesses freigesetzte Menge an CO₂ bei Weitem die Menge, die später wieder gebunden werden kann. Deshalb verursacht die Betonindustrie auch etwa acht Prozent des weltweiten CO₂-Ausstoßes – mehr als die Luft-​ und Schifffahrt zusammen. Franco Zunino, Senior Scientist am Institut für Baustoffe der ETH Zürich, möchte mit seinem Ultra Green Concrete-​Ansatz die Formulierung von Beton verändern.

CO₂-Reduktion von etwa 40 Prozent

Beton besteht aus einer Mischung aus Zement, Gesteinskörnern und Wasser. Traditioneller Zement setzt sich aus etwa 95 Prozent Klinker und fünf 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 zwangsläufig CO₂ freigesetzt wird. Der enorme Energiebedarf des Ofens trägt zusätzlich 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 führte zu einer CO₂-Reduktion von etwa 40 Prozent im Vergleich zu herkömmlichem Zement. Allerdings können diese Umweltvorteile noch einmal erheblich gesteigert werden, indem die Formulierung von Beton verbessert wird.

Dafür wird eine Doppelstrategie verfolgt: Erstens soll der Klinkeranteil reduziert und zweitens soll die Menge des Gesamtzements im Beton verringert werden. Diese Doppelstrategie bietet Flexibilität, um kohlenstoffarme Betonzusammensetzungen an individuelle Märkte anzupassen. „Ideal wäre es, beides gleichzeitig umzusetzen, die einzelnen Komponenten sind jedoch unabhängig voneinander. In einigen Märkten ist es möglicherweise schwierig, beide Aspekte der Doppelstrategie gleichzeitig umzusetzen, da Produktionskapazitäten und Infrastruktur aufgebaut werden müssen. Dennoch besteht die Möglichkeit, zumindest einen davon zu realisieren und trotzdem CO₂ einzusparen", erklärt Franco Zunino.

Berechnungen haben ergeben, dass der CO₂-Ausstoß von ultra-​grünem Beton von 300 kg CO₂ pro Kubikmeter auf etwa 80-​100 kg pro Kubikmeter gesenkt werden konnte. Je nach Anwendung könnten somit bis zu zwei Drittel der CO₂-Emissionen eingespart werden, ohne Kompromisse bei der Leistung des Materials einzugehen.

Kostengünstiger als traditioneller Beton

Der grüne Beton wäre sogar noch kostengünstiger als konventioneller Beton. Der Anteil an teuren Bestandteilen ist geringer, wobei die Qualität und damit der Preis des Betons gleicht bleibt. Dies schafft finanzielle Anreize, um das umweltfreundlichere Material zu verwenden.

Derzeit gibt es weltweit etwa sieben Zementwerke, die Zement mit dem LC3-Ansatz produzieren. Man geht davon aus, dass diese Zahl in den kommenden Jahren auf mehr als 40 ansteigen wird.