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Bild: Zhou Zhiyong | AP
Die klimafreundliche Betonwüste
18. August 2019 Klima Lesezeit 8 min
Die Produktion von Beton verursacht ein Zwölftel der globalen CO<sub>2</sub>-Emissionen. Der Bedarf an diesem Baustoff wird weiter steigen. Gibt es eine klimafreundlichere Alternative?

Er ist für rund viermal so viele CO2-Emissionen verantwortlich wie Deutschland und zählt zu den größten Kohlendioxid-Verursachern: Beton. Der Bedarf nach der Substanz ist in den vergangenen Jahrzehnten stark gestiegen.

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Das MuCEM in Marseille
Bild: MuCEM
Aus ultrafestem Beton lassen sich hauchdünne Fassaden gestalten.
Bild: MuCEM
Für ein Einfamilienhaus werden rund 30 Tonnen Beton benötigt.
Bild: Felix Lauster | Pexels

Wer Beton in seine Mikro- und Nanostruktur zerlegt, findet klimafreundliche Lösungen, meint der Architekt Rudy Ricciotti.

Der Architekt hat vor sechs Jahren das Mucem, das Museum der Zivilisationen Europas und des Mittelmeers, im Hafen von Marseille geplant. Das Alternative daran: Er verwendete für den Bau ein bis dahin im Städtebau neues, kaum benutztes Material namens UHPC, einen ultrafesten Beton (Ultra High Performance Concrete). Davor kam UHPC nur beim Bau von Atomkraftwerken oder bei Ölbohrungen zum Einsatz. Auch heute kommt er in der Stadtplanung selten zum Einsatz, obwohl man mit ihm Forschung und Wissenschaft zufolge CO2 einsparen könnte.

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Martin Schneider, Hauptgeschäftsführer des Vereins Deutscher Zementwerke und Leiter des dazugehörigen Forschungszentrums, begibt sich auf die Mikroebene von Beton, um die CO2-Belastung zu verringern. Dort setzt er Ersatzstoffe ein, um Beton einerseits härter zu machen und andererseits den Einsatz von Kalkstein zu minimieren. Diese Art von Beton kommt weltweit bereits vermehrt zum Einsatz. „Zumindest dort, wo auf den Baustellen klare Regeln herrschen“, meint Schneider.

Franz-Josef Ulm, Professor am Massachusetts Institute of Technology, geht noch eine Stufe weiter, auf die Ebene der Atome und Moleküle, und verändert dort die Struktur von Zement und damit die Eigenschaften von Beton. Je nach Bedarf wird Beton dadurch zum Beispiel fester und widerstandsfähiger. Dadurch kommt man mit weniger Material aus. Ulm rechnet vor, dass man heute ein sturmfestes Haus aus der halben Menge Beton bauen könne und dadurch entsprechend weniger CO2 produzieren würde.

„Die technischen Voraussetzungen dazu hätten wir. Er ist einsatzbereit“, sagt Ulm. Der Nachteil? Herkömmlicher Beton ist günstiger als dieser molekular veränderte Beton. Eine Tonne Zement kostet in der Produktion 30 Dollar, molekular verändert kostet dieselbe Menge rund 50 Dollar. In aufstrebenden Märkten wie China (2018: 2,4 Billionen Tonnen Zement) oder Indien (2018: 290 Millionen Tonnen Zement) wäre das ein entscheidender Nachteil. Zudem müssten die Klimabedingungen aller Städte eruiert werden, um den jeweils effektivsten Beton zu ermitteln. MIT-Forscher Ulm untersucht derzeit etwa die Stressresistenz gegenüber Umweltkatastrophen von Städten in den USA und stattet Beton mit den entsprechenden Eigenschaften aus. Je nach Gebiet hält ein Haus dann Hurricanes, Überschwemmungen oder Hitzeperioden besser stand. Neben der Widerstandsfähigkeit kann man nämlich auch die Wärmekapazität von Beton auf molekularer Ebene um 10 bis 15 Prozent reduzieren und damit das extreme Aufheizen neuer Stadtteile verringern. Hitzeinseln könnten also vermindert werden. Geht es um Überschwemmungen, muss die Wasseraufnahmekapazität verringert werden.

Hat diese Methode in Europa eine Chance?

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2000 Jahre alter Römerbeton 2000 Jahre alter Römerbeton
2.000 Jahre alter Beton – ein sehr langlebiges Material

Beton ist eines der meistgenutzten Baumaterialien. Auf einen Europäer kommen etwa 370 kg pro Jahr, der weltgrößte Markt ist China, dort liegt der Pro-Kopf-Verbrauch bei zwei Tonnen jährlich. Die starke CO2-Belastung verursacht der Zementklinker, eine Vorstufe von Zement. Für den Klinker wird Kalkstein erhitzt, und genau dabei werden enorme Mengen CO2 freigesetzt. Eine Tonne Zement verursacht derzeit zwischen 525 und 600 kg CO2, je nach Effizienz des Verfahrens oder den verwendeten Brennstoffen.

Aktuell setzt Europa auf die Mikroebene und auf Prozessoptimierung. In Österreich etwa kann weder die Technische Universität noch die Vereinigung der österreichischen Zementindustrie (VÖZ) Auskunft zur molekularen Struktur von Beton geben. Für die VÖZ war das Thema gänzlich neu. Hierzulande setzt man auf Verbesserungen im Produktionsprozess. 19 Millionen Euro seien in einen umweltfreundlicheren, industriellen Prozess investiert worden. Das Geld floss in neue Öfen und verbesserte Methoden, um den Kalkstein vor seiner finalen Erhitzung aufzuwärmen. Außerdem würde man für die Brennöfen heute zu 80 Prozent Müll verwenden und einen neuen Klinkerkühler einsetzen. Durch die genannten Methoden konnte die VÖZ laut eigenen Angaben, trotz Zuwachs in der Produktion, die CO2-Emissionen um 3,1 Prozent senken. Dadurch entstehen derzeit 525 kg CO2 pro Tonne.

Forscher Ulm hat hingegen höhere Ziele. Er will Beton multifunktional machen. „Häuser und Straßen könnten Batterien sein“, sagt er. Dafür mischt er dem Beton 10 Prozent Kohlenstaub unter, wodurch der Beton eine leitende Wirkung hat. Durch das Einspeisen von positiv geladenen Elektronen auf der einen Seite einer Fassade und negativ geladenen auf der anderen könnte ein Haus zum Energiespeicher werden. Durch den Elektrodenfluss im Beton entsteht zusätzlich Wärme, die im Winter als Heizfunktion nutzbar wäre oder das Eis von den Straßen schmelzen würde. Dann wäre Beton künftig mehr Teil der Lösung statt des Problems. 

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