Klimasünder Beton

Zwischen sauber sortierten Bergen aus Ziegeln, Schotter und Baustahl hebt ein Bagger eine gut 500 Kilogramm schwere Betonplatte an und zerdrückt sie wie einen Butterkeks. Normal ist dieser Vorgang auf einem Wertstoffhof nicht. Doch hier, auf dem Gelände eines privaten Entsorgungsbetriebs bei Stuttgart, werden Bauabfälle nicht nur gesammelt, um sie zu deponieren. Stattdessen trägt ein Förderband die Brocken in einen Brecher, wo sie zu Krümeln zermahlen werden. Die sind dann kein Müll mehr, sondern ein Rohstoff, aus dem neuer Beton hergestellt werden kann. Die revolutionäre Idee steckt allerdings noch tief in der Nische. Dabei braucht es dringend Ideen, um den größten Klimasünder der Bauwirtschaft zu begrenzen.

Beton ist praktisch. Das Gemisch aus Zement, Kies, Sand und Wasser ist robust, günstig und kann praktisch in jede Form gegossen werden. Über 33 Milliarden Tonnen Beton produziert die Menschheit jährlich. Entsprechend stammen knapp zehn Prozent allen Kohlendioxids, das der Mensch „ausstößt“, aus der Betonherstellung. Das ist fast dreimal so viel wie durch den Flugverkehr produziert wird. Und der Bedarf an Beton wächst, denn weltweit wird immer mehr gebaut.

Schon die Griechen und Römer verwendeten Beton, wenn auch in anderer Rezeptur als heute. Antike Betonteile brauchten Wochen, um hart zu werden. Erst der moderne Zement, der im 19. Jahrhundert erfunden wurde, machte ihn zum wichtigsten Baustoff der Moderne. Das Bindemittel aus Kalkstein und Ton ermöglichte gemeinsam mit Stahl große Betonbauten. Jede Autobahnbrücke und jeder Wolkenkratzer verdankt seine immense Festigkeit der modernen Form namens Portlandzement. Der ist leicht herzustellen, zu transportieren und er ist billig.

Doch Zement macht Beton auch zum Klimasünder. Denn über 98 Prozent der CO₂-Emissionen des Betons stammen aus der Zementproduktion. Seine Herstellung in sogenannten Drehrohröfen bei 1450 Grad braucht sehr viel Energie.

Um klimafreundlicher zu produzieren, wird bereits einiges versucht. Die Öfen werden nicht mehr mit Kohle beheizt, sondern mit Autoreifen, Altöl, gebrauchten Lösungsmitteln und Tiermehl, die bei 1450 Grad auch gleich rückstandslos verbrennen. Auch Wasserstoff wäre als Energiequelle denkbar.

Aber der Austausch des Brennstoffs ändert nur wenig an der CO₂-Bilanz. Das größere Problem ist eine chemische Reaktion bei der Herstellung von Zement, durch die der im Kalkstein gebundene Kohlenstoff als CO₂ freigesetzt wird. Das lässt sich nur durch andere Rohstoffe verhindern, weshalb dem Zement zunehmend Schlacke aus Stahlwerken und Flugasche aus Kohlekraftwerken beigemischt werden. Doch das Angebot dieser Reststoffe ist fast ausgereizt und die Tage vieler Kohlekraftwerke gezählt.

Karen Scrivener, Zementchemikerin an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne, experimentiert deshalb mit Ton. Diesen gibt es weltweit zuhauf. Ihre Versuche zeigen, dass Tone mit etwas Kalk versetzt ein sehr reaktives Material und damit einen Zement ergeben, der mit 800 °C eine deutlich niedrigere Temperatur benötigt. Vor allem aber entsteht bei chemischen Reaktionen während des Brands im Ofen nur noch ein Drittel bis ein Viertel der CO₂-Emissionen im Vergleich zum herkömmlichen Zement. Mittlerweile ist Zement aus kalzinierten Tonen einsatzbereit. Und doch dominiert noch immer Portlandzement auf den Baustellen. Auch andere Ansätze, Beton klimafreundlicher zu machen, haben es schwer.

Redet man mit Werner Sobek über Beton, wird der Bauingenieur und emeritierte Forscher für Leichtbau ernst. Für ihn ist es offensichtlich, dass wir unseren Umgang mit Beton ändern müssen und „nicht mehr so weitermachen können“. Zwei Jahrzehnte lang schon versucht Sobek daher, Bauteile aus Beton neu zu erfinden. Auf einem Tisch im „Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren“ in Stuttgart zeigt er auf Betonwürfel mit runden, ovalen oder gewundenen Hohlräumen. Es ist Beton mit der Porenstruktur eines Schwamms, den Sobek Gradientenbeton nennt und der Berechnungen und Experimenten zufolge in einer gut gewählten Geometrie genauso tragfähig ist wie massiver Stahlbeton. 50 bis 70 Prozent weniger Baustoff ermögliche der Porenbeton aus Stuttgart. Das bedeutet, dass aus der gleichen Betonmenge eines einzelnen Hauses mit Gradientenbeton mehr als zwei gebaut werden könnten. Eine erste Betondecke soll noch dieses Jahr gegossen werden, aber noch zögern Bauherren und Behörden, ihn flächendeckend einzusetzen. Denn wer ein Haus baut, muss wissen, was er tut. Das Gebäude sollte für ein Jahrhundert stehen, ohne die Bewohner unerwartet unter sich zu begraben.

„Wenn man ein anderes Material einsetzt, hat es tatsächlich die gleiche Tragfähigkeit?“, fragte sich auch Rolf Bickelmann. Das städtische Hochbauamt von Tübingen, das er leitet, war 2015 energetisch völlig veraltet und viel zu klein. Die Planer ließen jedoch nur einen Teil des alten Zweckbaus abbrechen, das alte Satteldach und einige Zwischenwände. Der sogenannte Abraum wurde zerkleinert, gemahlen und wieder zu neuem Beton für den Anbau. Handwerker lobten das Material, das keinen Unterschied zu Frischbeton erkennen ließ. Das Resultat ist ein Bau mit runder Klinkerfassade, unter der nun viel Recyclingbeton steckt.

Aber wurde dabei überhaupt CO₂ eingespart? Der zerkleinerte Altbeton wurde im Betonwerk mit frischem Zement, Wasser und Sand vermengt. Das heißt, der Kies ist der einzige echte recycelte Rohstoff. Damit hilft der Recyclingbeton zwar prinzipiell, Rohstoffe zu sparen, stellte eine Studie der Technischen Universität Cottbus fest. Doch die CO₂-Bilanz des Betons wird dadurch nicht wesentlich verbessert.

Mit dem Porenbeton und Zement aus kalzinierten Tonen liegen also Ideen für klimafreundlichere Alternativen auf dem Tisch. Doch bei der Umsetzung hakt es. Das liegt auch daran, dass kaum Druck auf die Zement- und Betonindustrie ausgeübt wird. Zwar müssen Zementwerke als energieintensive Industrie am Emissionshandel teilnehmen, haben aber in den vergangenen Jahren fast alle ihre Zertifikate geschenkt bekommen.

Im Sommer 2020 verabschiedete der Bundestag ein neues Gebäudeenergiegesetz, das keine Instrumente zum Betonsparen enthält. Erst 2023 soll überprüft werden, ob die sogenannte graue Energie in das Gesetz aufgenommen werden soll. Dabei handelt es sich um die Energiemenge, die in jedem Gebäude aufgrund von Herstellung und Transport von Baumaterialien steckt. Während Dämmung und der Energieverbrauch der Heizung seit Jahren immer strikteren Regeln unterliegen, darf der emissionsintensive Beton damit noch immer ohne Einschränkung verbaut werden.

Dabei könnten Gradientenbeton und neue Zementtypen gemeinsam mit nachwachsenden Baustoffen wie Holz den immensen CO₂-Fußabdruck der Bauindustrie bei gleichbleibender Bauaktivität deutlich senken. Auch das Recycling wird derzeit kaum ausgereizt: Während öffentliche Gebäude im Kanton Zürich schon seit 2005 mit Recyclingbeton gebaut werden müssen, wandert Bauschutt in Deutschland nach einem Transport über Hunderte Kilometer in Deponien oder in den Straßenbau.

Die globale Zukunft des Betons wird aber ohnehin nicht auf Baustellen in Tübingen, Stuttgart oder Brüssel entschieden. Europa verbaut heute noch etwa fünf Prozent des weltweiten Zements. 90 Prozent entfallen auf Schwellen- und Entwicklungsländer. Auch sie sind auf Beton angewiesen: Denn ökologisch hergestellte Baustoffe können den Bedarf lediglich ergänzen. Würde man nur 25 Prozent der jährlich verbauten Betonmenge durch Holz ersetzen, müsste man jedes Jahr einen neuen Wald pflanzen, der anderthalb mal so groß ist wie die Fläche Indiens. Zementchemikerin Karen Scrivener sagt: „Das ist einfach unmöglich.“

Ohne einen effizienteren Einsatz des erfolgreichsten Materials der Menschheit sind die gesteckten Ziele für den globalen Klimaschutz jedoch kaum zu erreichen. Es braucht also dringend einen Betonwandel.