Bislang verhinderte Beton eine positive Klimabilanz der Bauindustrie. Ein innovatives Aktionspaket soll nun sogar Beton in die Klimaneutralität führen.
CO2-Reduktion und Ausgleich für klimaneutralen Beton
Die Klimabilanz der Bauindustrie präsentiert sich desaströs. Rund ein Viertel der weltweiten CO2-Emissionen gehen auf genau diese Branche zurück, circa acht Prozent allein auf die Zementherstellung. Experten haben als Hauptschuldigen Beton ausgemacht. Die zentralen Gründe dafür sind:
- extrem hoher Energieaufwand bei der Herstellung von Baustahl
- extrem hoher Energieaufwand bei der Produktion von Zement
- Tagebau zur Gewinnung von Sand, Kalk, Gips und Kies
- oft lange Transportwege
- Energieaufwand beim Anmischen von Beton
- Leerfahrten der Betonmischfahrzeuge und der fahrzeuggestützten Betonpumpen
- das hohe Eigengewicht von Beton
- extrem hoher Wasserverbrauch, in der Regel durch aufbereitetes Trinkwasser gedeckt
Negative Klimabilanz findet keine Berücksichtigung in Gesetzen
Schlagwort bei diesem Thema ist die sogenannte graue Energie. Dieses Kapitel wurde bei der Neuauflage des Gebäudeenergiegesetzes vollkommen ausgespart. Und dies, obwohl sich die graue Energie sehr wohl berechnen lässt. Der Bund hat sich beispielsweise dazu verpflichtet, bei öffentlichen Bauvorhaben strenge Maßstäbe bei der grauen Energie anzuwenden. Hintergrund ist, dass durch eine derartige gesetzliche Regulierung das Bauen an sich deutlich teurer und erheblich bürokratischer würde. Um die ohnehin gebeutelte Wirtschaft nicht weiter zu belasten, wurde bewusst auf die Einbindung der grauen Energie in die Gesetzesvorlage verzichtet. Wer ein Bauvorhaben trotzdem prüfen will, kann zur Berechnung die eLCA-Betaversion über die Webseite des Bundesamtes für Bauwesen und Raumordnung nutzen.
Ausgleich durch Ankauf von Zertifikaten wie MoorFutures
Die großen Zementhersteller wie Holcim versuchen durch neue Konzepte den CO2-Ausstoss bei der Betonherstellung zu reduzieren. Allerdings ist dies nicht von jetzt auf gleich möglich. Deshalb hat Holcim beispielsweise Ausgleichszertifikate zum Preis von 64 Euro je Tonne CO2 bei MoorFutures gekauft. Das schleswig-holsteinische Projekt will die Renaturierung und erneute Vernässung des Königsmoores nahe Rendsburg erreichen.
Hintergrund ist, dass Moore CO2 in gewaltigen Mengen speichern können. Nur etwa drei Prozent der Erdoberfläche werden von Mooren eingenommen. Nach Angaben des BUND speichern diese Moore aber mehr als doppelt so viel CO2 wie alle Wälder weltweit.
Die Bundesregierung hat die graue Energie nicht im Gebäudeenergiegesetz berücksichtigt, auch um eine Preiserhöhung für umbauten Raum zu vermeiden. Durch den Kauf von Zertifikaten wird dieses Ziel nun untergraben. Die Kompensationskosten je Kubikmeter liegen je nach Art des Betons und je nach Anbieter bei knapp zehn und bis zu 25 Euro. Dies bedeutet eine deutliche Kostenerhöhung beim Rohbau, die bis zu 30 Prozent betragen kann.
Kohlendioxid verbuddeln und vergessen
HeidelbergCement beschreitet andere Wege, geht es um die Klimaneutralität von Beton. Das Unternehmen errichtet auf der zu Schweden gehörenden Insel Gotland ein neues Zementwerk, welches auch mit Biomasse betrieben wird. Der Planung folgend, werden dabei rund 1,8 Millionen Tonnen CO2 jährlich erzeugt, sobald die Produktion anläuft. Dieses Kohlendioxid soll in mehreren Kilometern Tiefe im Grundgestein unter dem Meer dauerhaft eingelagert werden. Auch hier verändert sich der Beton selbst in keiner Weise. Es wird weiterhin CO2 in großen Mengen produziert. Heidelberger hat lediglich einen Weg gefunden, das Treibhausgas in der Tiefe der Erde verschwinden zu lassen. Trotzdem bezeichnet Heidelberger das Zementwerk als klimaneutral.
Kurze Wege und Kreislaufwirtschaft: klimaneutraler Beton in naher Zukunft
Kurz- und mittelfristig lässt sich ein klimaneutraler Beton nur durch den Ankauf von Ausgleichszertifikaten erreichen. Kritiker vergleichen diesen Weg mit dem Verkauf von Ablässen durch die Kirche im Mittelalter. Seinerzeit konnten Gläubige durch den Erwerb eines Ablasses der römisch-katholischen Kirche ihre Sünden vermindern oder tilgen. Beim Kauf eines Ausgleichszertifikats werden quasi die Umweltsünden der Baubranche verringert. Aber es werden auch neue Wege beschritten, die den CO2-Ausstoß in der Bauindustrie auf längere Sicht signifikant reduzieren sollen.
Transportwege werden verkürzt
Ein maßgeblicher Aspekt sind die Transportwege. Durch ein effizientes Logistikmanagement soll der Kilometeraufwand je Tonne Beton um die Hälfte verringert werden. Hier spielt auch der angestrebte Rohstoffkreislauf eine bedeutende Rolle, durch den weitere Einsparungen möglich wären.
Beton bleibt 100 Jahre und länger erhalten
Ist ein Gebäude aus Beton fertiggestellt, ist mit einer Nutzungsdauer von 100 Jahren und darüber hinaus zu rechnen. Insofern ist Beton einer der haltbarsten Baustoffe überhaupt. Dies rechtfertigt aber nur bedingt den hohen Energieaufwand. Eine lange Nutzungsdauer – im Vergleich zu Gebäuden aus anderen Rohstoffen – kann den CO2-Ausstoß nur teilweise amortisieren. Trotzdem sind diese Faktoren bei der Berechnung der Klimabilanz zu berücksichtigen, so wie bei allen anderen Baustoffen auch.
Aufarbeitung von Altbeton und Abraum für neuen Beton
Urban Mining ist hier das Schlagwort. Statt aus der Natur Kalk, Sand, Gips, Kies und Eisenerze zu entnehmen, soll in der Zukunft jedes Gebäude vollständig recycelt werden.
Derzeit wird Downcycling praktiziert. Soll heißen, Bauschutt wird in der Regel lediglich als Auffüllmaterial verwendet und zur Stabilisierung als Untergrund im Straßenbau. Das Statistische Bundesamt gibt an, dass 2016 etwa 215 Millionen Tonnen mineralischer Bauschutt angefallen sind. Diese Bauabfälle lassen sich je nach Art zu 80 bis 90 Prozent wiederverwerten, wird ein Recycling durchgeführt. Verschärfend kommt hinzu, dass nicht die gesamte Menge an mineralischem Bauschutt als Auffüllmaterial genutzt wird. Der Bedarf ist zu gering, weshalb ein bedeutender Teil dieser Bauabfälle auf Deponien endgelagert wird.
Jährlich verbaut die deutsche Bauindustrie mineralische Rohstoffe in einer Größenordnung von mehr als 500 Millionen Tonnen. Würden die mineralischen Bauabfälle aufgearbeitet und als Rohstoff erneut der Bauindustrie zugeführt, könnten knapp ein Viertel bis ein Drittel der benötigen Rohstoffe aus der Natur eingespart werden. Derzeit werden mineralische Bauabfälle quasi nur in Kleinanlagen recycelt, wenn überhaupt. Deshalb spielen rückgewonnene mineralische Rohstoffe gegenwärtig keine nennenswerte Rolle.
Materialersatz mit zusätzlichem Nutzen beim Beton ein Thema
Die Zusammensetzung von Beton verändern, ist ein Ziel bei verschiedenen Forschungsprojekten, genau wie das Thema Recycling. Am Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) wurde ein Verfahren entwickelt, durch welches sich Bauschutt in seine Bestandteile zerlegen und sortieren lässt. Was bislang fehlt, ist eine Anlage, die dieses Verfahren technisch umsetzen kann.
Andere Schritte gehen die Wissenschaftler am Institut für Hochbau und Technologie der TU Wien. Dort wird Hanf als Grundzutat für Beton favorisiert. Die vorläufigen Ergebnisse sind vielversprechend. Wird der hölzerne Teil der Hanfpflanze in kleine Späne und zu Pulver verarbeitet, kann daraus ein brauchbarer Hanfbeton angemischt werden und es lassen sich sogar hoch belastbare Ziegel herstellen. Der sogenannte Hanfbeton soll ähnlich gute statische Eigenschaften besitzen, wie es bei herkömmlichem Beton der Fall ist. Bei Belastungstest mit einem handelsüblichen Beton, dem 5 Prozent Hanf beigemischt wurden, ergaben sich zumindest keine nennenswerten Nachteile. Allerdings erhöhte sich die Dämmfähigkeit dieses Betons, sowohl thermisch als auch akustisch.
Verwendung von Zementklinker reduzieren
Zementklinker wird bei etwa 1.450 Grad Celsius gebrannt, was einen extrem hohen Energiebedarf mit sich bringt. Unternehmen wie Schwenk oder Heidelberger Zement versuchen durch Ersatzstoffe den Anteil von Zementklinker zu reduzieren. Seit Jahren werden Anstrengungen unternommen, CSA-Beton herzustellen, für den Calcium-Sulfo-Aluminat-Zement verwendet wird. Dieser wird bei niedrigeren Temperaturen gebrannt, was den CO2-Ausstoß verringert.
In den Vereinigten Staaten geht das Unternehmen Biomason einen radikaleren Weg. Dort werden Mikroorganismen eingesetzt, die ein zementähnliches Material erzeugen. Im Prinzip sorgen diese Mikroorganismen für den festen Zusammenbau der Zuschlagsstoffe, ähnlich wie es beim Wachsen eines Korallenriffs geschieht. Inzwischen werden auf diese Weise bereits Backsteine hergestellt. Da bei diesem Verfahren keine Temperaturänderung in der Umgebung eintritt, entsteht auch kein CO2.
Fossile Brennstoffe bei der Zementherstellung ersetzen
Ebenfalls im Fokus der Bauindustrie stehen die zur Zementherstellung benötigten fossilen Brennstoffe. Durch die Reduktion der Brenntemperatur und durch den Ersatz der üblichen fossilen Brennstoffe soll das Ziel des klimaneutralen Betons schneller erreicht werden. Hier stehen der verstärkte Einsatz alternativer Energien zur Diskussion, genau wie Gemeinschaftsprojekte, beispielsweise mit Müllverbrennungsanlagen.
Alternative Baustoffe zu Beton
Vollständig neue Baustoffe am Markt zu platzieren, benötigt einige Zeit, denn Baustoffe müssen in Deutschland eine Zulassung haben. So wird sichergestellt, dass der jeweilige Baustoff auch tatsächlich die Materialeigenschaften mit sich bringt, die der Hersteller verspricht. Auf diese Weise wird vermieden, dass ein Haus nach der Fertigstellung zusammenbricht, weil ein Baustoff versagt hat. Ähnlich wie bei Arzneimitteln, muss ein mehrstufiges Prüfverfahren überstanden werden, um eine Zulassung zu erhalten. Nach einer ersten Materialprüfung werden einzelne Objekte per Einzelzulassung genehmigt, um herauszufinden, wie sich der neue Baustoff in der Praxis bewährt.
The Cube ist ein Gebäude in Dresden, das komplett aus Carbon-Beton erstellt wurde. Bei Gebäuden aus Carbonbeton ist das Materialvolumen um 80% reduziert. Carbonbeton besitzt ausgezeichnete Isolationseigenschaften und ist mit einer Lebenserwartung von über 200 Jahren doppelt so lange haltbar wie regulärer Beton. Darüber hinaus kann gebaut werden, ohne dass eine Stahlarmierung notwendig ist. Außerdem können Bauten aus Carbonbeton unkompliziert und direkt recycelt werden. Im Vergleich zu Beton wird nur ein Bruchteil an CO² verursacht. Entwickelt wurde der Baustoff an der TU-Dresden.
Eine neuartige Alternative ist Deton, ein Baustoff mit Eigenschaften wie Beton, nur besser. Dieser Baustoff wird klimaneutral hergestellt. Er besitzt herausragende Isolationseigenschaften, sowohl bei der Wärme- als auch bei der Schalldämmung. Wird mit Deton gebaut, ist keine Armierung mit Baustahl notwendig. Das Material ist nur halb so schwer wie Beton und kann problemlos mit einem 3D-Drucker verarbeitet werden. Es wird weniger als ein Drittel an Zement benötigt. Das Material lässt sich direkt recyceln und ist überdies extrem lange haltbar. Ein Großteil von Deton besteht aus Schaumglas, das aus dem Recycling von Altglas gewonnen wird. Der Baustoff ist zu 100 Prozent wasserdicht, besitzt aber atmungsaktive Eigenschaften, ähnlich denen von Lehm und Ton. Die notwendigen Patente sind angemeldet, die Baustoffzulassung ist beantragt und es wurden bereits mehrere Bauten per Einzelzulassung errichtet. Voraussichtlich wird Deton 2024 am Markt verfügbar werden.
Einen ähnlichen Weg beschreitet Hasopor-Schaumglas. Das aus Schweden stammende Baumaterial ist ideal zum Verfüllen, kann Beton beigegeben werden und dient der Isolation von Wänden. Bemerkenswert ist, dass hier fast ausschließlich Altglas verwendet wird, das bereits mehrfach recycelt wurde und deshalb nicht mehr für neue Produkte aus Glas genutzt werden kann.
Schlusspunkt hinter dem Thema klimaneutraler Beton
Der Kauf von Ausgleichszertifikaten kann auf dem Weg zum klimaneutralen Beton nur eine bedingt akzeptable Zwischenlösung sein. Zudem ist damit eine deutliche Steigerung der Rohbaukosten verbunden. Nur durch ein Zertifikat wird ein Beton nicht klimaneutral, denn es werden weiter ungeheure CO2-Emissionen erzeugt.
Angekündigt haben die Hersteller, dass sie ihr hoch gestecktes Ziel bis 2035 oder 2050 erreichen werden. Aussichtsreich scheint die Idee des urbanen Mining, denn die nahezu vollständige Wiederverwertung von vorhandenem mineralischem Baumüll bietet facettenreiche Möglichkeiten. Werden zusätzlich die Transportwege optimiert, die Herstellungsverfahren drastisch verbessert oder neue Materialien entwickelt, stehen die Chancen auf tatsächlich klimaneutralen Beton gut – allerdings erst in einigen Jahrzehnten.
