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Die Herstellung von Zement ist für acht Prozent der CO2-Emissionen verantwortlich. 

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Zement klimafreundlicher produzieren

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US-Wissenschaftler entwickeln ein elektrisches Verfahren zur Herstellung des wichtigen Baustoffs.

Als Baustoff ist Zement unverzichtbar. Kein Haus, keine Brücke, kein Tunnel kommt ohne ihn aus. Doch seine Herstellung hat einen hohen Preis für Umwelt und Klima, denn sie ist mit einer erheblichen Freisetzung von Kohlenstoffdioxid (CO2) verbunden. Mit acht Prozent der globalen CO2-Emissionen belegt die Zementproduktion derzeit sogar Platz eins unter den industriellen Verursachern des schädlichen Treibhausgases.

Wissenschaftlern des Massachusetts Institute of Technology (MIT) ist es nun im Labor gelungen, eine elektrochemische Methode für den Herstellungsprozess zu entwickeln. Ließe sich dieses Verfahren im großen Stil auch in der industriellen Produktion anwenden, so würde das nach Ansicht der US-amerikanischen Forscher eine enorme Reduzierung der CO2-Emissionen bedeuten.

Ein Hauptgrund für den bisher so hohen Ausstoß liegt in der Gewinnung des für die Produktion von Zement notwendigen Calciumoxids (Branntkalk) aus dem Grundrohstoff Calciumcarbonat (Kalkstein). Die Rohstoffe für Zement sind in der Regel Kalkstein, Ton, Sand und Eisenerz, alle stammen aus Steinbrüchen. Sie werden zunächst in Brechern vorzerkleinert und dann in einer Mühle vermahlen. Das dabei entstehende Rohmehl wird anschließend in großen Öfen bei Temperaturen von bis zu 1450 Grad Celsius zu sogenanntem Zementklinker gebrannt. Bei diesem Prozess wird Kohlenstoffdioxid aus dem Kalkstein ausgetrieben und somit freigesetzt. Die notwendigen hohen Temperaturen werden zudem heute größtenteils durch das Verbrennen fossiler Energieträger erreicht.

Um weniger schädliche Emissionen zu bekommen, setzten die US-Forscher beim Umwandeln von Kalkstein in Branntkalk an. Diesen Vorgang bewerkstelligten sie in ihren Versuchen mit einer eigens entwickelten elektrochemischen Methode. Die während des Prozesses freiwerdenden Gase Wasserstoff und Sauerstoff ließen sich im weiteren Verlauf in einer Verbrennungsanlage oder Brennstoffzellen dann wiederum dazu verwenden, elektrische Energie zu erzeugen, erklären die Wissenschaftler.

Durch diese Methode und die nachhaltige Nutzung des entstehenden Wasserstoffs als Brennmaterial soll es laut der Studie möglich sein, die Zementproduktion künftig allein durch erneuerbare Energien zu betreiben.

Dietmar Stephan vom Fachgebiet Baustoffe und Bauchemie am Institut für Bauingenieurwesen der Technischen Universität Berlin bezeichnet den Ansatz als „innovativ“. Vorteile gegenüber herkömmlichen Verfahren sieht er jedoch nur, wenn reiner Kalkstein eingesetzt werde und die verwandte elektrische Energie vollständig regenerativ erzeugt werde sowie „extrem günstig“ sei. Allerdings schätzt der Experte selbst in diesem Fall die Einsparungen als begrenzt ein. Denn durch die Zersetzung des Ausgangsstoffes Kalkstein werde immer viel CO2 freigesetzt - auch dann, wenn dieser Prozess vollständig mit regenerativer Energie betrieben werde.

Dietmar Stephan sieht deshalb das größte und schnellste Potenzial zur Einsparung von CO2 durch den sparsamen Umgang mit Zement. Das könne gelingen, wenn Bauwerke „dauerhaft ausgelegt“, der Instandsetzung von Bauten der Vorrang vor Abriss und Neubau gegeben und die gebaute Infrastruktur effizienter genutzt werde, sagt der Berliner Wissenschaftler. Alternative Baustoffe mit geringerem CO2-Fußabdruck dürften zudem nicht automatisch ausgeschlossen werden, „nur weil sie kurzfristig preislich teurer sind“.

Bereits im Mai hatten Forscher der Universität Halle-Wittenberg ein Verfahren zur Herstellung eines vergleichbaren Baumaterials mit alternativen Ausgangsstoffen entwickelt. Sie verwendeten dabei Industrieabfälle aus der Kaolin- und Aluminiumproduktion. Beide Reststoffe enthalten kein Kohlenstoffdioxid, das bei der weiteren Verarbeitung frei werden könnte.

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