Klimaneutral bauen: Kohlenstoff im Beton einspeichern
Die Bauwirtschaft als CO2-Senke? Forschende in der Schweiz arbeiten daran. Sie verarbeiten Pflanzenkohle zu Pellets und bringen sie in Beton ein. Im Vergleich zu bisher verwendeten handelsüblichen Gesteinskörnungen erzielen sie bessere Ergebnisse.
18.01.2024 – Rund acht Prozent der globalen Treibhausgasemissionen werden durch die Zement-Herstellung verursacht. Gleichzeitig keimen erste Bestrebungen, den Bausektor mit seinem massiven Ressourcenverbrauch als mögliche Kohlenstoffsenke zu nutzen. Was paradox klingt, kann gelingen, wenn mit CO2 gebaut wird. Der Clou liegt darin, Kohlenstoff zur Herstellung von Baumaterialien zu verwenden und damit langfristig der Atmosphäre zu entziehen. Um solche Visionen dereinst Realität werden zu lassen, braucht es wissenschaftliche Vorarbeit, wie sie momentan im „Concrete & Asphalt Lab“ der Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in der Schweiz geleistet wird.
Pflanzenkohle entsteht durch einen pyrolytischen Verkohlungsprozess unter Luftabschluss und besteht zu einem sehr großen Teil aus reinem Kohlenstoff – jenem Kohlenstoff, den die Pflanzen beim Wachsen in Form von CO2 der Atmosphäre entnommen haben. Während bei der Verbrennung von Pflanzen das CO2 wieder entweicht, bleibt es in der Pflanzenkohle langfristig stabil.
Bereits heute gibt es erste Betonprodukte mit integrierter Pflanzenkohle auf dem Markt. Dabei wird die Kohle aber häufig unbehandelt in den Beton eingebracht, was zu einige Nachteile mit sich bringt. „Die Pflanzenkohle ist sehr porös und absorbiert deshalb nicht nur viel Wasser, sondern auch teure Zusatzmittel, die bei der Betonherstellung verwendet werden“, erklärt der Empa-Forscher Mateusz Wyrzykowski. „Außerdem ist die Handhabung schwierig und auch nicht ganz ungefährlich. Der Kohlenstaub ist problematisch für die Atemwege und birgt eine gewisse Explosionsgefahr.“
Netto-Null bei 20 Prozent Anteil in Normalbeton
Zur Fertigung der Pellets nutzte das Team einen Rotationsmischer, vermengte darin die Pflanzenkohle mit Wasser und Zement und erhielt durch die Rotation kleine Kügelchen mit einem Durchmesser zwischen 4 und 32 Millimetern. Diese Pellets wiederum nutzten sie zur Herstellung von Normalbeton der Festigkeitsklassen C20/25 bis C30/37 – jener Klassen, die heute die größte Verbreitung im Hoch- und Tiefbau haben. Bei einem Anteil von 20 Volumenprozent Kohlenstoffpellets im Beton erreichen die Forschenden Netto-Null-Emissionen. Das heißt, die gespeicherte Menge Kohlenstoff kompensiert alle Emissionen, die bei der Produktion der Pellets wie auch des Betons anfallen.
Während bei Beton mit höherer Dichte mit 20 Volumenprozent die Grenze zur Netto-Null noch nicht erreicht ist, wird das negative Emissionspotenzial bei Leichtbeton (Dichte ca. 1800 kg/m3) besonders sichtbar: Ein Anteil von 45 Volumenprozent Kohlenstoffpellets im Beton führt zu insgesamt negativen Emissionen von minus 290 kg CO2/m3. Zum Vergleich: Ein herkömmlicher Beton schlägt mit plus 200 kg CO2/m3 zu Buche.
Die Pflanzenkohle sehen die Forschenden übrigens gar nicht als wichtigste Kohlenstoffquelle. Sie diene lediglich als Modellmaterial. Ein anderes Forschungsprojekt der Empa verspricht festen Kohlenstoff aus einem anderen Prozess: der Herstellung von synthetischem Methangas und dessen anschließende Aufspaltung in einem Pyrolyseprozess. Den daraus gewonnenen Wasserstoff könnte man als Energieträger in der Industrie einsetzen, den festen Kohlenstoff zu Pellets verarbeiten und in den Beton einbringen. pf
Kommentare
Diskutieren Sie über diesen Artikel