Was römischer Beton besser konnte – und was wir heute daraus lernen

Wer durch Rom spaziert, begegnet ihnen auf Schritt und Tritt: Bauwerken, die seit Jahrhunderten allen Widrigkeiten trotzen. Das Pantheon, die Caracalla-Thermen oder römische Aquädukte sind stumme Zeugen einer Bautechnik, deren Geheimnis lange unklar war. Heute rückt dieser antike Baustoff wieder ins Licht – mit dem Ziel, von der Vergangenheit für die Zukunft zu lernen. Denn römischer Beton könnte mehr sein als ein historisches Relikt. Er könnte eine nachhaltigere Alternative zu modernen Zementmischungen darstellen.

Zementindustrie im Klimafokus

Moderne Betonherstellung ist energieintensiv – und klimaschädlich. Rund 8 % der weltweiten, vom Menschen verursachten CO₂-Emissionen gehen auf das Konto der Zementproduktion. Zudem verschlingt sie rund 3 % des globalen Energiebedarfs. Kein Wunder also, dass die Branche nach emissionsärmeren Lösungen sucht. Eine dieser Alternativen könnte bereits vor 2.000 Jahren auf römischen Baustellen gemischt worden sein.

Ein Forschungsteam um Daniela Martinez von der Universidad del Norte hat im Juli 2025 die Eigenschaften römischen Betons mit modernen Rezepturen verglichen. Ziel war es herauszufinden, ob der historische Baustoff tatsächlich klimafreundlicher ist – oder ob sein guter Ruf vor allem auf seiner langen Lebensdauer basiert.

Vulkanasche statt Portlandzement

Der grundlegende Unterschied liegt in der Zusammensetzung. Während heutiger Beton meist auf Portlandzement basiert, nutzten römische Baumeister eine Mischung aus gebranntem Kalk, vulkanischer Asche (Puzzolan) und Wasser. Der verwendete Kalk wurde bei deutlich niedrigeren Temperaturen gebrannt – etwa 900 °C statt 1.400 °C wie heute üblich. Als Brennmaterial diente regional verfügbare Biomasse wie Eichen- oder Tannenholz.

Die antike Rezeptur war nicht nur energieärmer in der Herstellung – sie setzte auch auf Wiederverwertung. Bereits in der Antike recycelten Bauleute abgebrochenes Material, etwa aus alten Mauern. Vor allem Mischverhältnisse von 1:3 oder 1:4 (Kalk zu Puzzolan) zeigten eine hohe Stabilität – und gelten heute als besonders langlebig.

Wie klimafreundlich ist der antike Baustoff wirklich?

Die Studie von Martinez untersuchte unterschiedliche Szenarien für die Herstellung beider Betonarten. Dabei zeigte sich: Der Energiebedarf von römischem Beton variiert stark – je nach Herstellungsmethode.

So benötigten nach modernen Standards produzierte römische Mörtel bis zu 92 % mehr Energie als heutige Mischungen. Für Beton im engeren Sinn – also mit Zuschlagstoffen wie Kies – sah es besser aus: Bei einem 1:4-Mischverhältnis und elektrischer Brenntechnik auf Basis erneuerbarer Energien fiel der Energieaufwand um bis zu 29 % geringer aus.

Doch nicht in jedem Fall zeigt sich römischer Beton klimafreundlicher. Nur bei konsequenter Elektrifizierung der Produktion ließ sich eine bessere CO₂-Bilanz erreichen. Bei konventioneller Herstellung lagen die Emissionen oft gleichauf – oder sogar darüber.

Weniger Luftschadstoffe, aber höherer Wasserbedarf

Neben der CO₂-Bilanz untersuchten die Forschenden auch andere Umweltfaktoren. Die Emissionen von Stickoxiden (NOₓ) und Schwefeloxiden (SOₓ) konnten mit römischen Rezepturen deutlich gesenkt werden – abhängig vom Verfahren um bis zu 98 %. Dieser Effekt zeigte sich besonders deutlich bei elektrischer Kalzinierung, also dem Brennen mit Strom statt fossilen Energien.

Ein Nachteil: Der Wasserverbrauch war bei römischem Beton meist höher – mit Ausnahme elektrischer Herstellungsprozesse. Auch die Feinstaubemissionen stiegen bei kalkreichen Mischungen an.

Langlebigkeit als Schlüssel zur Nachhaltigkeit

Ein entscheidender Vorteil des römischen Betons liegt nicht unbedingt in seiner Herstellung, sondern in seiner Haltbarkeit. Ein Baustoff, der deutlich länger hält, muss seltener ersetzt werden – das spart Energie, Ressourcen und Emissionen. Laut Modellrechnungen reichen bereits 29 % längere Lebensdauern aus, um die Emissionen heutiger Straßenbauten zu kompensieren. Bei langlebigeren Bauten wie Aquädukten oder Fundamenten könnten es sogar 300 % sein.

Daniela Martinez bringt es auf den Punkt: „Die Untersuchung des römischen Betons kann uns lehren, wie wir Materialien so einsetzen können, dass die Langlebigkeit unserer Bauwerke maximiert wird, denn Nachhaltigkeit geht Hand in Hand mit Haltbarkeit.“

Das Rätsel der Kalkklumpen

Ein weiteres Forschungsteam, diesmal vom MIT, blickt auf denselben Beton – mit einem anderen Fokus. Die Wissenschaftler*innen um Admir Masic und Linda Seymour untersuchten römischen Beton aus der Ausgrabungsstätte Privernum in Italien. Dabei fiel ihnen etwas auf: In vielen Proben fanden sich kleine weiße Klumpen – bestehend aus Kalk.

Lange wurden diese als Folge schlechter Durchmischung abgetan. Masic widerspricht: „Die Vorstellung, dass das Vorhandensein dieser Kalkklumpen einfach auf eine schlechte Qualitätskontrolle zurückzuführen ist, hat mich immer gestört.“

Mit modernen Analysemethoden – darunter Rasterelektronenmikroskopie und Röntgenspektroskopie – prüften die Forschenden die Zusammensetzung der Proben. Dabei entdeckten sie: Die Kalkklumpen waren kein Zufall, sondern das Ergebnis eines gezielten Herstellungsverfahrens.

Heißmischen mit Branntkalk

Die Analyse zeigt, dass die Römer offenbar nicht nur gelöschten Kalk (Calciumhydroxid), sondern auch Branntkalk (Calciumoxid) direkt mit Puzzolan vermengten – und zwar bei hohen Temperaturen. Dieser Prozess, den die Forschenden als „heißes Mischen“ bezeichnen, unterscheidet sich vom klassischen Ansatz.

Admir Masic erklärt die Vorteile so: „Erstens werden durch die Erwärmung des gesamten Betons auf hohe Temperaturen chemische Reaktionen ermöglicht, […] zweitens verkürzt diese erhöhte Temperatur die Aushärtungs- und Abbindezeiten erheblich.“

Die entstehenden Kalkklumpen sind dabei mehr als nur Füllmaterial. Sie übernehmen im Beton eine wichtige Funktion: Bei Rissbildung reagieren sie mit eindringendem Wasser. Die dabei entstehende Flüssigkeit mineralisiert zu Calcit – und verschließt so den Riss. Der Beton heilt sich quasi selbst.

Selbstheilung in der Praxis

Beobachtet wurden diese Effekte unter anderem am Grab von Caecilia Metella in Rom. Auch dort zeigen sich Risse, die über die Jahrhunderte von Calcit verschlossen wurden. Moderne Tests bestätigen: In Proben, die nach römischem Vorbild mit Branntkalk hergestellt wurden, heilten Risse innerhalb von zwei Wochen vollständig aus. Vergleichsproben ohne Branntkalk blieben rissig.

Was lässt sich daraus lernen?

Römischer Beton ersetzt nicht eins zu eins die heutigen Bauverfahren. Seine geringere Alkalität erschwert den Korrosionsschutz von Bewehrungsstahl, und seine Druckfestigkeit ist meist geringer. Doch seine Vorteile – etwa in der Langlebigkeit und bei Luftschadstoffen – lassen sich in moderne Verfahren integrieren.

Martinez formuliert es so: „Wenn wir ihre Strategien mit unseren modernen innovativen Ideen verbinden, können wir eine nachhaltigere gebaute Umwelt schaffen.“

Ein vielversprechender Weg könnte sein, die Prinzipien der römischen Mischtechnik mit heutigen Technologien wie elektrischer Kalzinierung oder CO₂-Mineralisierung zu kombinieren. Es geht also nicht um ein Zurück zur Antike – sondern um ein Voneinander-Lernen.