Mittwoch, 06. Juli 2022

Tolle Idee! Was wurde daraus?
Nachhaltiger Zement speichert Kohlendioxid

Bei der Zement-Produktion werden große Mengen CO2 freigesetzt. Ein Start-Up-Unternehmer in Kalifornien wollte das vor zehn Jahren ändern: Mit einem alternativen Zement, der Kohlendioxid binden sollte - hergestellt aus Meerwasser. Die Qualitätsanforderungen am Bau verhinderten den Durchbruch.

Von Hellmuth Nordwig | 24.05.2022

Betonieren eines Stahlbeton-Fundamentes in Essen-Stoppenberg
Beton ist billig, stabil und leicht zu formen - doch seine Klimabilanz ist verheerend. (imago/Jochen Tack)
Im Jahr 2009 war die Idee revolutionär: Einen Zement zu entwickeln, bei dessen Herstellung kein CO2 entsteht. Im Gegenteil, das Treibhausgas sollte sogar in den Zement eingebaut werden. Das war das Konzept der kalifornischen Firma Calera, deren Gründer Brent Constantz damals im Deutschlandfunk sagte:

„Ich habe Calera gegründet, um den Kohlendioxidausstoß der Zement-Industrie zu verringern, die weltweit die drittgrößte Quelle anthropogener Kohlendioxid-Emissionen ist. Unser Verfahren erlaubt es, jedes Jahr zehnmal mehr Kohlendioxid zu speichern, als die Reduktionsziele des Kyoto-Protokolls vorschreiben.“

Große Worte. Dabei ist das Verfahren auf dem Papier sehr einfach: CO2, das zum Beispiel als Abgas von Kohlekraftwerken entsteht, wird in Meerwasser eingeleitet. Darin ist viel Magnesium gelöst. Es fällt mit dem Kohlendioxid zu einem Schlamm aus Magnesiumcarbonat und -hydrogencarbonat aus. Er wird getrocknet, und in ihm ist dann das Treibhausgas gebunden, erklärt Frank Winnefeld von der Schweizer Materialforschungsanstalt Empa:

"Ich erhalte dann die Magnesiumcarbonate. Die wird man noch teilweise brennen, damit wieder ein Teil des CO2 herausgeht. Und dann hat man ein Gemisch von Magnesiumcarbonat und Magnesiumoxid. Und wenn man das mit Wasser anmischt, dann erhärtet das. Es wird nicht dem Zement beigemischt, sondern es ist ein Zement anderer Zusammensetzung."

Noch können die Alternativen nicht mit herkömmlichem Beton mithalten

Frank Winnefeld hat mit der kalifornischen Firma Calera nichts zu tun. Aber auch er untersucht Magnesiumcarbonate als klimafreundlicheren Zementersatz, also als Bindemittel für Beton. In seinem Fall ist jedoch nicht Meerwasser das Ausgangsmaterial, sondern das magnesiumhaltige Mineral Olivin: "Wir studieren im Moment sehr genau, was passiert, wenn dieser Zement mit Wasser reagiert, welche Festigkeiten sich dann bilden und auch welche Dauerhaftigkeitseigenschaften erzielt werden. Im Moment ist es so, dass wir noch nicht ganz die Eigenschaften des herkömmlichen Betons erreichen."

Die Firma CarbonCure bläst Kohlendioxid über frischen Beton

Es wird noch Jahre dauern bis zu einer möglichen Anwendung am Bau. Denn was dort verwendet werden darf, unterliegt strengen Regeln - und das ist gut so. Dazu kommt, wie so oft bei alternativen Materialien: Der wirtschaftliche Erfolg ist ungewiss, denn sie sind nicht zum gleichen Preis zu haben wie die bewährten. Anders ist das beim Ansatz der kanadischen Firma CarbonCure. Sie bläst Kohlendioxid direkt über frisch gegossenen Beton. In diesem Stadium kann er nämlich eine kleine Menge CO2 aufnehmen und als Mineral einbauen. Das beschleunigt das Abbinden des Zements, das sonst bis zu 28 Tage dauert. Außerdem wird das Treibhausgas im Beton gebunden. Auch da experimentieren die Fachleute aber noch.

Frank Winnefeld von der Empa, sagt dazu: "Was CarbonCure und andere Firmen machen, ist eine andere Alternative zu dem, was wir machen. Es gibt noch einige weitere vielversprechende Materialien. Und ich denke, in der Summe können diese Materialien es schaffen, den CO2-Ausstoß des Betons zu senken."

Die Zement-Industrie ist einer der größten Klimakiller

Weil der weltweit sieben bis acht Prozent der globalen CO2-Emissionen ausmacht, ist Beton ein bedeutender Klimafaktor. Deswegen sind diese Ansätze so wichtig für die Zukunft, aber sie werden nicht reichen, um die Treibhausgasemissionen der Bauindustrie stark zu verringern. Andere Maßnahmen müssen dazukommen: Mehr Beton recyceln. Alternative Baumaterialien verwenden, zum Beispiel Holz. Und nicht zuletzt: Nur bauen, was wirklich gebraucht wird.

Franz May von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe beschäftigt sich schon länger mit den Versuchen, so zu bauen, dass weniger Treibhausgase frei werden. Neue Zementmischungen, die einen geringeren CO2-Fußabdruck haben, könnten vielleicht ein kleiner Baustein sein, sagt er, aber: "Den gigantischen weltweiten Zementverbrauch, den wir haben, wird man mit solchen Spezialzementen sicherlich nicht abdecken können. Das mag für einige Anwendungen, zum Beispiel säurebeständige Zemente, in Frage kommen. Aber die große Lösung ist das wahrscheinlich nicht."

Mit einem neuen Verfahren will Calera jetzt durchstarten

Das gilt auch für den Zementersatz aus CO2 und Magnesium aus dem Meerwasser. So einfach wie Brent Constantz es sich 2009 vorgestellt hat, konnte er dann nicht in der nötigen Qualität hergestellt werden. Das soll erst im Frühjahr 2022 mit einem elektrochemischen Verfahren gelungen sein, glaubt man einer vorab veröffentlichten, aber noch nicht abschließend begutachteten Arbeit aus der Columbia University in New York. Die Firma Calera hat jedenfalls längst das Handtuch geworfen. Brent Constantz hat sie verkauft und eine neue namens Blue Planet Systems gegründet, denn er hat wieder eine tolle Idee: Jetzt will er Betonabfälle aus abgebrochenen Gebäuden mit CO2 anreichern und daraus ein angeblich fast klimaneutrales Material für den Straßenbau gewinnen.