Jede Tonne Zement setzt fast eine Tonne CO2 frei. Der hohe Energieverbrauch und auch der chemische Prozess. Forschende arbeiten an einem Zementersatz, der diese Logik umkehrt.
Zement ist überall. Und es ist eine der größten CO2-Quellen der Welt. Foto von Robert Keane
Beton ist überall: Fundamente, Brücken, Tiefgaragen. Was dabei kaum thematisiert wird: Seine Herstellung ist eine der größten CO2-Quellen weltweit. Zement, der Klebstoff, der Beton zusammenhält, ist für rund acht Prozent der weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich. Damit liegt die Herstellung von Baustoffen sogar noch vor dem gesamten Flugverkehr. Das Problem beginnt auf elementarer Ebene: Beim Brennen von Kalkstein zu Zementklinker bei rund 1.450 °C wird CO2 nicht nur durch den Energieverbrauch, sondern auch durch die nötige chemische Reaktion freigesetzt.
Hier setzt das EU-Forschungsprojekt C-SINC an. Statt Kalkstein sollen magnesiumhaltige Silikate als Bindemittel dienen. Das Material durchläuft einen beschleunigten Mineralisierungsprozess, bei dem es mit CO2 aus Industrieabgasen reagiert und das Gas dauerhaft in seiner Mineralstruktur als Magnesiumcarbonat bindet. Der Beton wird somit nicht nur klimaneutraler, sondern auch zum CO2-Speicher.
„Das CO2 wird nicht einfach gespeichert, es wird chemisch in ein Mineral eingebaut“, sagt Frank Dehn, Leiter des Instituts für Massivbau und Baustofftechnologie am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). „Es bleibt fest gebunden und kann über sehr lange Zeiträume nicht entweichen.“ Das KIT ist der einzige deutsche Hochschulpartner im Projekt, weitere Partner sind die TU Delft in den Niederlanden, die KU Leuven in Belgien und zwei spanische Forschungseinrichtungen. Der Europäische Innovationsrat fördert C-SINC mit vier Millionen Euro über vier Jahre, wovon rund eine Million nach Karlsruhe fließt.
Die Aufgabe des KIT umfasst Simulation, maschinelles Lernen und Prüfung an echten Betonbauteilen. Bevor ein neues Baumaterial auf realen Baustellen zum Einsatz kommt, muss es Belastbarkeit, Dauerhaftigkeit und Sicherheit nachweisen — und danach jahrelange Zulassungsprozesse durchlaufen. Doch es bleiben Fragen. Erstens die Rohstoffverfügbarkeit: Magnesiumsilikate müssten in großen Mengen vorhanden sein, um einen nennenswerten Teil der globalen Zementproduktion zu ersetzen. Zweitens die Energiebilanz: Das CO2 muss erst aus Industrieabgasen herausgefiltert werden, bevor es ins Material wandert. Das kostet Energie, weshalb fraglich ist, ob der neue Beton unterm Strich wirklich ein CO2-Speicher ist. Dass Holcim, einer der weltgrößten Baustoffkonzerne, am Projekt beteiligt ist, ist ein Signal. Es deutet darauf hin, dass die Industrie das Potenzial ernst nimmt, nicht nur die Forschung.
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