CO2 bei Baustoffen reduzieren

Die Geschichte des Zements reicht bis in die Antike zurück. Seit vielen Jahrzehnten ist moderner Zement eines der am häufigsten verwendeten Materialien der Welt und ein entscheidender Bestandteil von Beton. Ohne dieses Bindemittel wäre die Errichtung großer Gebäude und bedeutender Infrastrukturbauten wie Brücken, Dämme oder Tunnel kaum möglich. Zement und Beton haben maßgeblich dazu beigetragen, die Urbanisierung voranzutreiben und den wirtschaftlichen Fortschritt in Ländern wie Deutschland zu fördern.

Allerdings gibt es auch eine Kehrseite: Die Zementproduktion verursacht erhebliche Mengen an Kohlendioxidemissionen. Um Kalkstein zu Klinker zu brennen und daraus Zement herzustellen, sind Temperaturen von bis zu 1.450 °C erforderlich. Dies trägt zu etwa 8 % des globalen jährlichen CO2-Ausstoßes bei. Darüber hinaus ist die Produktion äußerst ressourcenintensiv, da große Mengen an Rohstoffen wie Kalkstein, Ton und Gips benötigt werden.

Angesichts der hohen CO2-Emissionen, die mit dem Betrieb von Gebäuden verbunden sind, und der steigenden Nachfrage nach bezahlbarem Wohnraum ist die Zukunft zweifellos auf nachhaltige und zugleich kostengünstige Baustoffe ausgerichtet. Genau hier setzt das Projekt „Zeroes“ an: Die Projektpartner Betonwerk Büscher, Rohstoffbauwerke und das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT verfolgen das Ziel, die CO2-Emissionen bei der Produktion von mineralischen Baustoffen zu reduzieren. Ein zentraler Ansatz dabei ist der Einsatz von Karbonisaten als Bindemittel oder Füllstoff in Beton und Kalksandsteinen.

Karbonisate sind kohlenstoffreiche Materialien, die durch die thermochemische Umwandlung von Biomasse entstehen. Durch ihre Einbindung in Baustoffe wird verhindert, dass der enthaltene Kohlenstoff als CO2 in die Atmosphäre freigesetzt wird. Stattdessen kann er als Kohlenstoffsenke genutzt werden. Auf diese Weise können die Emissionen, die bei der energieintensiven Herstellung von Baustoffen entstehen, teilweise kompensiert werden. Darüber hinaus trägt die Verwendung von Bruchmaterialien zur Herstellung von Baustoffen zur Verbesserung der Ressourceneffizienz und zur Förderung der Kreislaufwirtschaft bei.

Um insbesondere die unvermeidbaren Emissionen durch die Kalzinierung in der Kalksandsteinindustrie, zu kompensieren, untersuchen die Forscher in einem zweiten Forschungsansatz neben der Verwendung von Karbonisaten auch die direkte Einbindung von CO2 in Kalksandsteine bereits während deren Herstellung.

Das Projekt „Zeroes“ hat ein signifikantes Potenzial, die derzeit hohen CO2-Emissionen in der energieintensiven Baumaterialherstellung zu reduzieren und gleichzeitig nachhaltige Baustoffe für klimapositives Bauen bereitzustellen.

(Autor: Paul Deder)

Weitere Artikel:

Trend
Gebäude auf Knopfdruck
Gebäude auf Knopfdruck
Gebäude auf Knopfdruck

Mit dem Großraumroboter Instatiq P1 bringt das Putzmeister-Spin-off Instatiq eine neue Dimension des Bauens auf die Baustelle. Das robotergestützte 3D-Druckverfahren fertigt tragende Wände direkt vor Ort aus Normbeton – schnell, präzise und ohne konventionelle Schalungen. So werden Bauprozesse effizienter, nachhaltiger und sicherer. Eingesetzt wird das System derzeit vom Bauunternehmen Züblin beim Neubau von Mehrfamilienhäusern in Metzingen-Neugreuth.

Trend
Mauern ohne Muskelkraft
Mauern ohne Muskelkraft
Mauern ohne Muskelkraft

Mauern ohne Hilfsgeräte wie Versetzkrane kann für Facharbeiter auf der Baustelle äußerst ermüdend sein. Doch selbst mit maschineller Unterstützung bleibt die Produktivität im Vergleich zur industriellen Fertigung in der Fabrik verbesserungswürdig. Hinzu kommt: Fachpersonal ist auf Baustellen heute Mangelware, denn körperlich schwere und monotone Arbeiten unter freiem Himmel schrecken viele potenzielle Arbeitskräfte ab. Aus diesem Grund hält die Robotik zunehmend Einzug auf der Baustelle. Viel Potenzial bietet dabei ein Seilroboter, der in der Lage ist, eigenständig Mauern zu errichten. Anfang des Jahres wurde diese Technologie Vertretern aus Politik und Presse präsentiert.

Trend
Dämmplatte mit Rezyklatanteil
Dämmplatte mit Rezyklatanteil
Dämmplatte mit Rezyklatanteil

Energie ist teuer, Rohstoffe werden knapper – und was nach dem Rückbau eines Gebäudes übrig bleibt, landet noch immer viel zu häufig auf der Deponie. Vor dem Hintergrund von Klimakrise, Ressourcenschonung und dem Wandel hin zur Kreislaufwirtschaft rücken daher Rezyklatanteile in Baustoffen zunehmend in den Fokus. So lassen sich heute bei der Betonherstellung – je nach Expositionsklasse und Betontyp – bereits bis zu 45 % der natürlichen Gesteinskörnung durch rezyklierte Materialien ersetzen. Auch in der Asphaltproduktion kommen Altasphalt und in der Gipskartonplattenfertigung Recyclinggips zum Einsatz. Besonders sticht Stahl hervor: Mit seinem hohen Anteil an Sekundärrohstoffen ist er ein Paradebeispiel für zirkuläres Wirtschaften.

Trend
Haselnussschalen als Baustoff?
Haselnussschalen als Baustoff?
Haselnussschalen als Baustoff?

Auch wenn Deutschland derzeit in einer Bau-Rezession steckt, gilt Bausand – global betrachtet und nach Süßwasser der meistverwendete Rohstoff – zunehmend als Mangelware. Derzeit verbraucht die Menschheit etwa doppelt so viel Sand, wie alle Flüsse der Erde jährlich nachliefern können: Rund 50 Mrd. t werden weltweit jedes Jahr benötigt. Haupttreiber sind massive Infrastrukturinvestitionen in China, der Bauboom in Indien durch eine rapide wachsende Mittelschicht sowie milliardenschwere Großprojekte im Nahen Osten, mit denen sich die Region vom Öl unabhängig machen will. Und es ist nur eine Frage der Zeit, bis auch die Metropolen Afrikas ihre Bauwirtschaft deutlich ausweiten. Da Wüstensand – vom Wind rundgeschliffen – für den Einsatz im Bauwesen weitgehend ungeeignet ist, braucht es dringend einen verantwortungsvolleren Umgang mit nutzbarem Bausand sowie die Entwicklung nachhaltiger Alternativen. Nur so lässt sich eine langfristig drohende Knappheit bewältigen und der wachsende Bedarf mit den ökologischen und gesellschaftlichen Herausforderungen in Einklang bringen.

Trend
Wärme aus dem Abwasser
Wärme aus dem Abwasser
Wärme aus dem Abwasser

Energie ist teuer – das ist uns spätestens seit dem Ukrainekrieg bewusst, der die Preise für Strom, Gas und Öl auf Rekordhöhen schnellen ließ. Energie zu sparen, sei es aus Kostengründen oder im Sinne des Klimaschutzes, ist daher heute wichtiger denn je. Während Altbauten energetisch saniert und Neubauten nach strengen  Effizienzstandards errichtet werden, bleibt eine wertvolle Energiequelle oft ungenutzt: die im Abwasser enthaltene Wärme.

Trend
Bio-Bindemittel für den Holzbau
Bio-Bindemittel für den Holzbau
Bio-Bindemittel für den Holzbau

Als natürlich nachwachsender Baustoff ist Holz bei nachhaltiger Forstwirtschaft nahezu unbegrenzt verfügbar. Während seines Wachstums bindet es CO2,  was es zu einem besonders klimafreundlichen Baumaterial macht. Darüber hinaus erfordert die Herstellung, Verarbeitung und der Transport von Holz weniger Energie als klassische Baustoffe wie Stahl oder Beton. Aus diesem Grund werden Holzwerkstoffe wie Spanplatten, OSB, Sperrholz oder Faserwerkstoffe in der Bauindustrie in großen Mengen als nachhaltige Baumaterialien eingesetzt.

Trend
Bauabfall wird Baustoff
Bauabfall wird Baustoff
Bauabfall wird Baustoff

Im Jahr 2022 fielen in Deutschland rund 216 Mio. t Bau- und Abbruchabfälle an, was über 54 % des gesamten Brutto-Abfallaufkommens ausmacht. Angesichts des laufenden Transformationsprozesses hin zu einer ressourcenschonenden und nachhaltigen Wirtschaft kommt dieser Abfallkategorie daher eine besondere Bedeutung zu. Kann die Entstehung solcher Abfälle – bspw. durch den Erhalt bestehender Bausubstanz – nicht vermieden werden, sollten sie zumindest recyclinggerecht im Wirtschaftskreislauf verbleiben.

Trend
  Ladetechnologie für die Straße
Ladetechnologie für die Straße
  Ladetechnologie für die Straße

Seitdem es Stationen für induktives Laden von mobilen Endgeräten gibt, gehört der Kabelsalat neben dem Nachttisch der Vergangenheit an. Smartphones, Wearables und Tablets können so seit Jahren anwenderfreundlich drahtlos mit Strom versorgt werden – sowohl zu Hause als auch im Auto. Das ist bequem, spart Zeit und erleichtert den Alltag. Vorteile, von denen auch die Besitzer von akkubetriebenen oder hybriden Fahrzeugen profitieren könnten? Ja – denn das induktive Laden steht auch in diesem Bereich kurz vor der Serienreife.