Mit Beton gegen den Klimawandel

Eine kanadische Firma hat eine Technologie entwickelt, mit der Unternehmen, die Betonfertigteile herstellen, ihre Kohlendioxidemissionen deutlich reduzieren können. Dazu wird kohlendioxidreiches Rauchgas während des Abbindeprozesses verwendet, das aus den eigenen Produktionsanlagen oder von Kraftwerken kommen kann, die den Klimakiller sonst einfach in die Luft pusten würden. Industrieexperten sagen zwar, dass die Technologie bis jetzt noch weitgehend unbewiesen sei. Sollte sie aber funktionieren, hätte sie große Auswirkungen auf die Baubranche.

Die Betonproduktion sorgt derzeit für mehr als fünf Prozent der vom Menschen verursachten Kohlendioxidemissionen im Jahr. Der Grund: Zement, die aktive Zutat, wird durch das Verbacken von Kalkstein und Lehmpulvern bei großer Hitze hergestellt – und diese Hitze wird zumeist durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugt. Die Herstellung fertiger Betonprodukte, bei denen Zement mit Wasser, Sand und Kies gemischt wird, sorgt für weitere Emissionen, weil zum Abbinden oft Hitze und Dampf verwendet werden, um den Prozess zu beschleunigen.

Robert Niven, Gründer von Carbon Sense Solutions aus Halifax, sagt nun, dass der von seiner Firma entwickelte Prozess sogar Betonfertigteilen das Speichern von Kohlendioxid erlaubt. Das Unternehmen nutzt dabei einen eigentlich natürlichen Prozess: Kohlendioxid wird bereits seit Hunderten von Jahren durch Betonprodukte aufgenommen, weil dabei stets eine natürliche chemische Reaktion abläuft. Frisch gemischter Beton wird bei Nivens Prozess mit Kohlendioxid kombiniert, was die Reaktion zwischen dem Gas und den kalziumhaltigen Mineralien im Zement, die 10 bis 15 Prozent des Volumens des Betons ausmachen, stark beschleunigt. Die Technologie würde die Notwendigkeit von Hitze oder Dampf im Abbindeprozess überflüssig machen und auch in anderen Produktionsbereichen mehr Energie und Emissionen sparen als bisher.

Die Arbeit an einer Pilotanlage soll noch in diesem Sommer im kanadischen Bundesstaat Nova Scotia beginnen; erste Ergebnisse sind laut Niven bis Ende des Jahres zu erwarten. Sollte die Technik wie geplant funktionieren, besitzt sie das Potenzial, 20 Prozent der in der Zementindustrie anfallenden Kohlendioxidmenge einer Sequestrierung zuzuführen – oder Emissionen schlicht ganz zu vermeiden. "Wenn die Technologie so kommerzialisiert werden kann, wie wir das planen, wird sie die Betonherstellung revolutionieren und Hunderte Megatonnen Kohlendioxid im Jahr unschädlich machen. Dabei erhalten die Hersteller ein billigeres, grüneres und insgesamt besseres Produkt", glaubt Niven. 60 Tonnen Kohlendioxid sollen sich als solider Kalkstein (oder auch Kalziumkarbonat) in 1000 Tonnen Beton speichern lassen. Niven glaubt zudem, dass das Endprodukt insgesamt haltbarer, gegen Bruch und Schrumpfung besser gewappnet und weniger wasseranfällig sei.

"Das klingt fast zu gut, um wahr zu sein", meint Bauingenieur Rick Bohan, Direktor für Bau- und Produktionstechnologie beim Branchenverband Portland Cement Association in Illinois. Die Grundidee der Beton-Karbonatisierung sei seit Jahrzehnten bekannt, doch sei sie nie ein wirtschaftlicher Weg gewesen, das Endprodukt zu verbessern. In den späten Neunzigerjahren zeigten Forscher, dass sich Kohlendioxid in eine überkritische Flüssigkeit umwandeln und sich dann in Beton injizieren ließ, um ihn stärker zu machen, doch der dafür notwendige hohe Druck machte den Prozess zu energieineffizient. Carbon Sense Solutions behauptet nun, das gleiche Ziel erreicht zu haben, allerdings unter normalem atmosphärischem Druck und ohne spezielle Abbindekammern zu benötigen. "Ich wäre da erst einmal ziemlich vorsichtig", meint Bohan. "Doch wenn jemand da tatsächlich einen revolutionären Prozess gefunden hat, würden wir ihn sehr gerne sehen."

Betonfertigteile bilden derzeit 10 bis 15 Prozent des nordamerikanischen Marktes für Zement- und Betonprodukte. In einigen europäischen Ländern werden gar 40 Prozent erreicht. Der meiste Beton wird jedoch außerhalb von Fabriken gemischt und gegossen und wäre so für den Carbon-Sense-Solutions-Prozess zunächst nicht erreichbar. "Wenn man davon ausgeht, dass Beton das am häufigsten vorkommende vom Menschen hergestellte Material auf der Erde ist und der Anteil von Fertigteilen weiter wächst, sehen wir ein geschätztes Kohlenstoffspeicherpotenzial von 500 Megatonnen pro Jahr", sagt Niven. "Das bewegt sich in einem ähnlichen Rahmen wie andere Prozesse zur Kohlendioxidverringerung wie etwa dem Abfangen des Gases an Kraftwerken und Fabriken oder die Sequestrierung in passendem Gestein."

Tarun Naik, Forschungsprofessor am "Center for By-Products Utilization" der University of Wisconsin-Milwaukee, meint, dass jeder Beton mit der Zeit Kohlendioxid absorbiert, wenn man ihn natürlich abbinden lässt – doch diese Aufnahmefähigkeit endet an einem bestimmten Punkt. Das Gas durchdringt normalerweise nur ein bis zwei Millimeter der Betonoberfläche und bildet dann eine harte Kruste, die eine weitere Absorbierung verhindert. Naik meint, dass dieser Prozess mit einfachen Tricks hinausgezögert werden kann – etwa indem man weniger Sand im Betonmix verwendet, die Porosität des Endprodukts erhöht und so mehr umgebendes Kohlendioxid in den Beton absorbieren lässt. Dies sei einfacherer als der beschleunigte Abbindeprozess von Carbon Sense Solutions und lasse sich leichter in einem wesentlich größeren Markt anwenden.

Andere Forschergruppen versuchen, die Emissionen bei der Betonherstellung selbst zu reduzieren. Am MIT wird mit neuen Zutaten experimentiert, die weniger energieintensiv sind, während Firmen wie CO₂ Solution aus dem kanadischen Montreal mit Hilfe von Enzymen Kohlendioxid an den Schornsteinen von Zementfabriken einfangen, aus dem Treibhausgas wieder Kalkstein machen und das Endprodukt schließlich in den Produktionsprozess zurückführen wollen. Calera, eine Firma, die vom bekannten Risikokapitalisten Vinod Khosla unterstützt wird, gibt unterdessen an, sie könne für jede produzierte Tonne Zement eine Tonne Kohlendioxid aus der Umwelt entsorgen. Das Rennen ist längst gestartet. (bsc)