Aus Grau wird Grün
An der ETH Zürich entwickelt ein Forscherteam einen Zement, bei dessen Produktion im Vergleich zu traditionellem Zement weniger CO2 ausgestoßen wird. Um den CO2-armen Hochleistungsbeton zugänglich zu machen, entstand das Projekt „Ultra Green Concrete“.
Vom Labortest bis hin zum Prototypen: Testzylinder des LC3-Zements.
Foto: Franco Zunino
Beton kann wiederverwendet werden und bindet CO2 aus der Atmosphäre beim Aushärtungsprozess. Doch bei der Herstellung von Beton wird so viel CO2 freigesetzt, das der Baustoff später nicht wieder binden kann. Das macht diesen wichtigen Baustoff für die Infrastrukturen unserer Gesellschaft zum Klimakiller und verursacht etwa acht Prozent des weltweiten CO2-Ausstoßes. Mit dem Ultra Green Concrete-Ansatz (UGC) möchte Franco Zunino, Senior Scientist am Institut für Baustoffe der ETH Zürich, den Beton verändern. In dem Projekt Limestone Calcined Clay Cements (LC3) an der EPEL in Lausanne konnte ein neuer Standard in der Zementherstellung gesetzt werden. Hier war Zunino aktiv beteiligt. Das Forscherteam hat eine Zementformulierung entwickelt, die 50 Prozent Klinker verwendet und durch eine Kombination aus gebranntem Ton und Kalkstein beinhaltet. Im Vergleich zu herkömmlichen Zement konnte so eine CO2-Reduktion von etwa 40 Prozent erreicht werden. Diese Vorteile für die Umwelt können noch weiter gesteigert werden, wenn die Formulierung für Beton verbessert wird. Und hier setzt das UGC-Projekt an.
Betonzusammensetzung flexibel verändern
Um den neuen grünen Zement zu erreichen, geht Zunino einer Doppelstrategie nach. Zum einen soll der Klinkeranteil im Zement reduziert werden und zum anderen wird angestrebt, die Menges des Zementes im Beton zu verringern. Durch dieses Vorgehen soll es möglich sein, kohlenstoffarme Betonzusammensetzungen flexibel 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 Zunino.
Gesenkter CO2-Ausstoß von Beton
Das der CO2-Ausstoß von ultra-grünem Beton reduziert werden kann, haben die Berechnungen vom Forscherteam um Zunino ergeben. Von 300 Kilogramm CO2 pro Kubikmeter konnte das CO2 auf 80 bis 100 Kilogramm pro Kubikmeter gesenkt werden. Damit können je nach Anwendung bis zu zwei Drittel der CO2-Emissionen eingespart werden und die Leistung das Materials bleibt bestehen. Trotz dieser Ergebnisse betont Zunino, dass es einen klimaneutralen Beton nicht geben wird. Er betont aber auch, dass es für industrialisierte Länder eigentlich keine Ausreden geben solle, nicht auf das neue, nachhaltigere Baumaterial umzusteigen. Zudem ist der grüne Beton kostengünstiger als der konventionelle Beton.
Sicherheit im Betonbau klären
„Alle, die ein Haus bauen, wünschen sich ein Material, das 100 Jahre lang hält. Aber wir müssen uns fragen, ob dies angesichts der erheblichen CO2-Emissionen wirklich sinnvoll ist. Könnten wir stattdessen ein Material verwenden, das den erforderlichen Lebenszyklus der Struktur erreicht, aber erheblich weniger CO2 ausstößt? In einem Szenario der Klimakrise ist eine heute eingesparte Tonne CO2 mehr wert als die gleiche Tonne, die in 50 Jahren eingespart wird“, meint Zunino. Dabei beton er, dass der kohlenstoffarme Zement sogar langlebiger sei als herkömmlicher. „Der Bedarf an Beton wird in Zukunft steigen. Unser Beitrag besteht darin, verbesserte Betonmischungen mit einem niedrigeren Zementanteil zu entwickeln und so trotzdem unsere Umweltziele zu erreichen“, sagt Zunino. Mit dem LC3-Ansatz produzieren derzeit weltweit sieben Zementwerke. Der Forscher geht davon aus, dass sich diese Zahl auf 40 steigern wird und ist überzeugt, dass in zehn Jahren der LC3, die am weitesten verbreitete Zementart weltweit sein wird.
