07:02 BAUPRAXIS

Empa-Forscher entwickeln CO2-neutralen Beton mit Pflanzenkohle-Pellets

Geschrieben von: Pascale Boschung (pb)
Teaserbild-Quelle: Empa

Mit CO2 bauen: Daran tüfteln derzeit Forscher an der Empa. Mit der Zugabe von Pflanzenkohle in Beton loten sie das Potenzial von Netto-Null-Beton aus. Für den optimalen Einsatz wird die Kohle in Pellets-Form verarbeitet und ersetzt damit Gesteinskörnungen.

CO2-neutraler Beton Empa-Forschung

Quelle: Empa

20 Volumenprozent Kohlenstoff-Pellets (schwarz) resultieren in Netto-Null-Emissionen.

Klimaneutralität bis 2050 – das hat sich die internationale Gemeinschaft der meisten Länder zum Ziel gesetzt. Um in der Schweiz tatsächlich «Netto-Null» zu erreichen, braucht es umfassende Strategien und Prozesse. Neben der Verminderung von Treibhausgasemissionen im Gebäudebereich, im Verkehr und in der Industrie spielen vor allem auch sogenannte Negativemissionstechnologien (NET) eine Schlüsselrolle. Diese CO2-Senken greifen dort, wo sich Emissionen nicht oder nur mit sehr grossem Aufwand vermeiden lassen. Unter diese Bereiche fallen neben der Landwirtschaft unter anderem auch die Kehrrichtverbrennung und nicht zuletzt die Zementherstellung.

Die Zementbranche allein wird für ungefähr zwei Millionen Tonnen der zu erwartenden Restemissionen verantwortlich sein, wie das Bundesamt für Umwelt (Bafu) im Juni 2022 im viermal jährlich erscheinenden Magazin «Die Umwelt» festhielt. Nach Angaben des Bafu verursachen die sechs Zementwerke in der Schweiz rund sechs Prozent der nationalen Treibhausgasemissionen. Der Grund dafür liegt beim Klinker, der Hauptbestandteil von Zement, der sich besonders negativ auf das Klima auswirkt. Die Branche ist daher seit längerem auf der Suche nach Strategien und Lösungen, um diese Restemissionen zu tilgen.

Cemsuisse, der Verband der Schweizerischen Cementindustrie, hat eine Roadmap als Beitrag zum Netto-Null-Ziel erarbeitet. Es müsse vor allem gelingen, weniger Klinker im Zement, weniger Zement im Beton und weniger Beton im Baugewerbe zu verwenden, wie Verbandssprecher David Plüss gegenüber dem Bafu erklärte. Um die Restemissionen in den Griff zu bekommen, wird die Schweizer Zementindustrie nicht um zusätzliche Massnahmen herumkommen. Der CCUS-Ansatz (Carbon Capture, Utilization and Storage) scheine dafür in der Branche am besten geeignet zu sein, wie Plüss erklärte. Dabei wird CO2 zum Beispiel aus Industrieanlagen abgeschieden und anschliessend in Produkten verwendet oder im Untergrund gelagert.

CO2 als Ressource nutzen

Ein Beispiel für diesen Ansatz ist die Technologie von Neustark. Ziel des ursprünglich als ETH-Spin-Off gestarteten Unternehmens ist es, das schädliche Klimagas bei verschiedensten Anlagen – etwa bei der Betonherstellung oder der Biogaserzeugung – abzufangen, bevor es überhaupt in die Atmosphäre gelangt. Danach wird das CO2 verflüssigt und mineralisiert als Kalkstein in Abbruchmaterial gebunden. Mit Holcim ist inzwischen ein Branchenriese als Partner mit an Bord. Der Zementkonzern unterzeichnete im September eine Kooperationsvereinbarung zur weltweiten Aufrüstung seiner Baustoffrecyclingwerke mit der Technologie.

Die Reduzierung von CO2 in der Atmosphäre zählt aktuell auch zu den wichtigsten Themen an der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa in Dübendorf. Im Rahmen der Forschungsinitiative «Mining the Atmosphere» werden dazu diverse «Pfeiler» erforscht. Die Idee dahinter: Das überschüssige CO2 aus der Atmosphäre zu entziehen und als Ausgangsmaterial für kohlenstoffhaltige Materialien zu nutzen, die in verschiedensten Bereichen verwendet werden. Als Speichermedien kommen hierbei Baustoffe und insbesondere Beton in Frage, da sie in ausreichender Menge produziert werden.

Im Grunde bietet der Bausektor mit seinem massiven Ressourcenverbrauch paradoxerweise also eine Basis für eine CO2-Senke mit Langzeitwirkung, indem effektiv mit dem schädlichen Klimagas gebaut wird. «Beton und Asphalt mit Kohlenstoff könnte man mehrmals recyceln, damit der Kohlenstoff für hunderte von Jahren in Baumaterialien gespeichert wird», erklärt Pietro Lura, Abteilungsleiter des «Concrete & Asphalt Labs» an der Empa, auf Anfrage. Am Ende des Prozesses könne man Beton mit einem grossen Massenanteil von CO2 in finalen Senken deponieren. «Die Kohle würde sozusagen dorthin zurückkehren, wo sie herkam.»

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