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BETON – VOM KLIMAKILLER ZUM KLIMARETTER?

Beton besteht im Grundsatz aus einer Mischung von Zement (Bindemittel), Gesteinskörnungen (Sand und Kies) und Wasser. Durch die chemische Reaktion des Zements mit Wasser entsteht ein Verbund, der die Gesteinskörnungen umhüllt und fixiert, wodurch Beton seine enorme Druckfestigkeit erhält. Je nach Einsatzort – z.B. tragende Brückenpfeiler unter Wasser vs. nicht tragende Wände in einem Haus – wird die Mischung angepasst und nach Bedarf mit zusätzlichen Stoffen versehen, die u.a. die Fliessfähigkeit, die Hitzebeständigkeit oder die Farbe verändern können.

Beton ist ein Schwergewicht bei den Treibhausgasemissionen, da bei der industriellen Zementherstellung viel CO₂ freigesetzt wird – sowohl durch chemische Prozesse als auch durch den hohen Energiebedarf. Bei der Betonherstellung werden rund doppelt so viele Treibhausgase ausgestossen wie durch den gesamten weltweiten Flugverkehr.

Beton als Baustoff zu ersetzen, ist nicht immer möglich. Daher ist es wichtig, dass Lösungen gefunden werden können, die den Baustoff Beton klimafreundlicher machen. Generell kann dies auf zwei Arten gelingen:

In der Schweiz gibt es zahlreiche Pionierprojekte, bei denen Forschungseinrichtungen und Unternehmen gemeinsam innovative Ansätze rund um Beton entwickeln und auf den Markt bringen.

LEHMBETON

Lokal anfallende Bauabfälle wie lehmhaltiges Aushubmaterial kann als Rohstoff für zementfreies Bindemittel verwendet werden. Solche Bindemittel können herkömmlichen Zement ersetzen und werden z.B. für lehmbasierte Stampf-Betone verwendet. Durch den Ersatz von Zement und die Wiederverwertung von Bauabfällen können die CO₂-Emissionen um bis zu 80% reduziert werden. Lehmbeton eignet sich für den Bau von Böden, Estrichen sowie Innen- Aussenelementen, aber nicht für tragende Wände.

ULTRAGRÜNER BETON (ULTRA GREEN CONCRETE; UGC)

In ultragrünem Beton werden CO₂-arme Bindemittel auf Basis von Ton und Kalk (Kalziumkarbonat) anstelle von herkömmlichem Zement verwendet, um Emissionen bei der Herstellung von Zement einzusparen. Zudem wird der Anteil an Zement bzw. Bindemittel in Beton reduziert

Es wird geschätzt, dass, wenn UGC weltweit eingesetzt würde, bis zu 2% der globalen Treibhausgasemissionen eingespart werden könnten.

EXPONAT: KALZIUMKARBONAT IN BETON

Die Herstellung von Zement für die Verwendung in Beton verursacht grosse Mengen an Treibhausgasen. Durch Zugabe von fein gemahlenem Kalzium­karbonat (CaCO₃) kann der Zementanteil in Beton um 15 % vermindert werden, ohne die Festigkeit zu beeinflussen. Das senkt die CO₂-Emissionen zwar nur um ca. 10 %, spart bei grossen Bauprojekten aber ­dennoch beträchtliche Mengen an Emissionen ein.

Beim modernen Tunnelbau werden vorgefertigte, gebogene Betonelemente, sog. Tübbinge, zur Auskleidung der Tunnelröhre eingesetzt. Tübbinge bestehen aus stahlverstärktem Beton und werden von der Tunnelbohrmaschine fortlaufend verbaut. Die präzise Fertigung der Tübbinge sorgt für eine dichte, widerstandsfähige und langlebige Tunnelverkleidung.

Für den Bau der zweiten Röhre des Gotthardstrassentunnels (2025–2030) werden etwa 600 000 Tonnen Beton zur Herstellung der Tübbinge benötigt. Das verursacht ca. 50 000 Tonnen CO₂. Durch den Einsatz von CaCO₃ im Beton der Tübbinge könnten beim Bau des Tunnels rund 6 000 Tonnen CO₂ eingespart werden.

Könnte man CaCO₃ schweizweit im Beton verwenden, liessen sich jährlich ca. 200 000 Tonnen CO₂-Emissionen vermeiden. Das entspricht ungefähr einem Fünftel der Treibhausgase, die pro Jahr in der Stadt Zürich ausgestossen werden.

Zahlen: Omya International AG (pers. Komm.)

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BETON MIT MINERALISIERTEM KALZIT

Abbruchbeton kann mit gasförmigem CO₂ angereichert werden. Das CO₂ stammt z.B. aus einer Biomasseverbrennungsanlage, bei welcher es abgefangen wurde. Das CO₂ bildet bei der Reaktion mit dem Zement im Abbruchbeton winzige Kalzitkristalle (Mineralisierung). Diese setzen sich in den Poren des Abbruchmaterials fest. In der Mineralform ist das CO₂ in fester Form dauerhaft gespeichert.

PFLANZENKOHLE IM BETON

Pflanzenkohle kann dem Beton in Form von Pellets oder in Form von Pulver als Ersatz für Gesteinskörnungen (Kies, Sand) beigemischt werden. Ein mit Pflanzenkohle versetzter Beton kann – je nach Mischverhältnis – ähnliche Eigenschaften wie Standardbeton haben, gleichzeitig aber grosse Mengen von CO₂ langfristig speichern.

KÜNSTLICHER KALK IM BETON

Künstlicher Kalk (Kalziumkarbonat, der aus abgefangenen CO₂-Emissionen künstlich hergestellt werden kann, kann in Form von Pulver oder Granulat als Ersatz für Gesteinskörnungen oder als Zuschlag im Beton verwendet werden. Das im Kalk in fester Form gespeicherte CO₂ bleibt langfristig gebunden.

EXPONAT: KÜNSTLICHES ­KALZIUMKARBONAT

Kalziumkarbonat als Pulver und Granulat

Fängt man CO₂ in der Industrie – etwa bei der Zementproduktion – ab, ­bevor es in die Atmosphäre gelangt, verhindert man Emissionen. Aber ­wohin mit dem abgefangenen CO₂?

Man produziert daraus Kalk (Kalziumkarbonat: CaCO₃). Dieser wird in Form von Granulat oder Pulver z.B. zur Beschichtung von Papier oder in ­Beton als Zement- oder Füllstoffersatz verwendet. Damit speichern Papier und Beton das ursprünglich abgefangene CO₂. Das industriell hergestellte Kalziumkarbonat kann zudem natürliches Kalziumkarbonat ersetzen, das sonst energieintensiv abgebaut werden müsste. Damit wird noch mehr CO₂ gespart.

  1. Hier siehst du industriell hergestelltes Kalziumkarbonat als ­Pulver und als Granulat. Sie sind die Ausgangsstoffe für eine Vielfalt von Produkten.
  2. Schau dir im Video an, wie industrielles Kalziumkarbonat pro­duziert wird.

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LEICHTBETON

Leichtbeton enthält Luftporen oder besonders poröse Zuschläge (z. B. poröses Gestein wie Bims oder aufgeschäumtes Gestein). Er wird vor allem in statisch weniger beanspruchten Bereichen eingesetzt, unterstützt die Wärmedämmung von Gebäuden und senkt den Energiebedarf und damit Emissionen sowohl beim Transport als auch während des Gebäudebetriebs.

  • Vertrieb: grosse Bauunternehmen

INTERAKTIVES EXPONAT: WELCHE HANTEL IST AUS ­LEICHTBETON?

Foto: Nicola Pitaro

Leichtbeton ist wie jeder Beton eine Mischung aus Zement und Zuschlägen wie Sand und Kies, Wasser und Füllstoffen. Letztere bestehen in einer der Hanteln aus dem Vulkangestein Perlit. Durch Expandieren wurde dieses zu einem leichten Material mit vielen Poren aufgebläht. Dadurch hat der Leichtbeton eine viel geringere Dichte (1 600 kg/m3) als Normalbeton (2 600 kg/m3) und ist somit leichter.

Leichtbeton trägt zwar weniger als Normalbeton, hat dafür jedoch Eigenschaften, die besser für die Umwelt sind. Seine poröse Struktur schliesst Luft ein, welche die Wärmeübertragung verlangsamt und somit eine gute Wärmedämmung ermöglicht. Das senkt den Energiebedarf von Gebäuden. Ausserdem lassen sich durch sein kleineres Gewicht grössere Mengen auf einmal transportieren – was die Treibhausgasemissionen beim Transport deutlich reduziert.

Eine dieser Hanteln besteht aus Leichtbeton.
Teste in der Ausstellung: Welche ist es?

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