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Zementherstellung: Neuerfindung eines alten Baumaterials

Seit über 2000 Jahren bauen die Menschen mit Zement und Beton. Aber wie lassen sich die riesigen Mengen an Kohlenstoffdioxid vermeiden, die bei seiner Herstellung anfallen?
Luftaufnahme der Zementfabrik im industriellen Produktionsbereich. Rauch kommt aus dem Schornstein.
Weil bei der Herstellung von Zement viel Kohlenstoffdioxid entsteht, suchen Fachleute nach neuen Materialien.
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Wer es als Erstes getan hat oder wann, ist unbekannt. Doch bereits im zweiten oder dritten Jahrhundert vor Christus zermahlten römische Ingenieure routinemäßig gebrannten Kalkstein und Vulkanasche und stellten daraus eine Substanz namens »caementum« her: ein Pulver, das zu härten begann, sobald man es mit Wasser vermischte.

Den noch feuchten Schlamm nutzten sie großzügig als Mörtel für ihre Ziegel- und Steinwerke. Noch ausgeklügelter wurde die Mischung, wenn sie Bimsstein, Kieselsteine oder Tonscherben in das Wasser einrührten: Im richtigen Verhältnis bindet der Zement schließlich alles zu einem starken, beständigen, steinähnlichen Konglomerat – dem »opus caementicium«, später auch »concretum« genannt.

Die Römer verbauten dieses Wundermaterial in ihrem gesamten Reich – in Viadukten, Wellenbrechern, Amphitheatern wie dem Kolosseum und sogar Tempeln. Das Pantheon in Rom besitzt bis heute die größte unbewehrte Betonkuppel der Welt.

Zwei Jahrtausende später tun wir mehr oder weniger immer noch das Gleiche: Gigatonne für Gigatonne gießen wir Beton, um Straßen, Brücken, Hochhäuser und andere sichtbare Pfeiler der modernen Gesellschaft zu bauen. Weltweit produziert die Menschheit heute jedes Jahr schätzungsweise 30 Milliarden Tonnen Beton. Und durch den Bauboom in sich rasch entwickelnden Ländern wie China und Indien wird diese Zahl noch weiter steigen.

Leider hat unsere lange Liebesbeziehung zu Beton auch zu unserem Klimaproblem beigetragen. Am häufigsten verwendet man zum Binden des heutigen Betons eine Innovation aus dem 19. Jahrhundert, bekannt als Portlandzement. Er wird unter hohem Energieaufwand in Öfen gebrannt. Mit jeder Tonne Produkt entsteht dabei mehr als eine halbe Tonne Kohlenstoffdioxid. Multipliziert mit dem enormen weltweiten Bedarf ergibt sich, dass die Zementherstellung zirka acht Prozent des gesamten weltweiten CO2-Ausstoßes verursacht …

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  • Quellen

Andersson, R. et al.:Carbonation as a method to improve climate performance for cement based material. Cement and concrete research 124, 2019

Dimov, D. et al.:Ultrahigh performance nanoengineered graphene-concrete composites for multifunctional applications. Advanced functional materials28, 2018

Ürge-Vorsatz, D. et al.:Advances toward a net-zero global building sector. Annual Review of Environment and Resources 45, 2020

Xi, F. et al.:Substantial global carbon uptake by cement carbonation. Nature Geoscience 9, 2016

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