Die Betonbranche steht unter Entwicklungsdruck. So reagiert sie darauf.

Die Weltbevölkerung wächst weiter, die Menschen bauen weiter und daher wird auch weiterhin Beton gegossen. Die Beständigkeit von Beton in der Bauindustrie ist mittlerweile seit langem gesichert. Doch sein Bindemittel Zement wird für 5 bis 10 % der weltweiten Kohlendioxidemissionen verantwortlich gemacht, und nach mehr als einem Jahrzehnt intensiver Forschung und Prüfung verändert sich Beton.

Angesichts des Drucks durch staatliche Vorschriften, des öffentlichen Interesses und eines stetigen Anstiegs von Investitionen in grüne Technologien muss die Betonindustrie einen Weg finden, ihren Zementverbrauch und ihren CO2-Fußabdruck zu reduzieren.

Um die Erwartungen zu erfüllen, setzt die Branche alle Kräfte ein, um Produkte mit geringeren Emissionen zu liefern.

Es wird nicht das eine Unicorn-Produkt oder -Verfahren geben, das die weltweiten Pläne zur Kohlendioxid-Reduzierung schlagartig auf Hochtouren laufen lässt, sondern vielmehr zahlreiche Innovationen.

Manuel Toro, kaufmännischer Leiter für Nachhaltigkeit, digitale Strategie und Vertrieb beim mexikanischen Baustoffkonzern Cemex, weist darauf hin, dass die Kunden letztlich geringere CO2-Emissionen wollten und die Industrie diesem Wunsch so schnell wie möglich nachkommen müsse.

„Für 2024 bin ich gespannt auf die Geschwindigkeit, mit der die Branche in Richtung Nachhaltigkeit voranschreitet“, sagt er. „Viele Länder mit großen Betonmengen engagieren sich jetzt stärker im Nachhaltigkeitstrend, und das wird sich definitiv auf unsere Kunden auswirken.“

Ein Bauarbeiter verlegt Holcims vorgespannte, wiederverwendbare Betonplatten für das Gruze Innovation Laboratory (Foto: Holcim Schweiz)

Zement ersetzen und verändern

Bei der Suche nach einem Ersatz für Zement muss berücksichtigt werden, dass die Industrie insbesondere den herkömmlichen Portlandzement aus Kalkstein ersetzen möchte, der weltweit am häufigsten verwendete Zementtyp.

Das Brennen von Kalkstein zur Herstellung von Zement ist auch der größte Einzelverursacher von Kohlenstoffemissionen während des Prozesses. Bis zu 50 % der Emissionen der Industrie stammen aus diesem Verfahren. Man geht davon aus, dass diese traditionelle Portlandzementmischung irgendwann aussterben wird, aber der Begriff „Zement“ und sein grundlegender Zweck bei der Herstellung von Beton werden erhalten bleiben.

Zwei der am häufigsten verwendeten Materialien, die Kalkstein ersetzen, sind Flugasche (ein pulverförmiges Nebenprodukt der Kohleverbrennung) und Schlacke (ein Nebenprodukt der Schmelze). Die Verwendung beider Materialien kann den Bedarf an anderen Materialien und Substanzen (wie Wasser und Klinker) verringern, bringt aber auch einige Nuancen mit sich, an die sich Bauherren im wahrsten Sinne des Wortes gewöhnen müssen.

Sara Neff, Leiterin für Nachhaltigkeit in Amerika bei Lendlease (einem in Australien ansässigen Bau- und Immobilienunternehmen), behauptet, dass Wissen Macht ist, wenn es um die Planung von Projekten mit neuartigen Mischungen geht.

„Man hatte uns zu Recht gesagt, dass die Schlacke und die Flugasche dazu führen würden, dass der Beton langsamer aushärtet“, bemerkt sie mit Blick auf abgeschlossene Projekte in den USA.

Es ist eine Komponente, die sogar eine erfahrene Mannschaft, die mit herkömmlichem Beton besser vertraut ist, aus dem Konzept bringen kann. Eine geringere Festigkeit beim ersten Einbau von Zement auf Flugasche- und Schlackenbasis kann einen Arbeitstag verlängern und zu höheren Kosten führen; ein potenzielles Hindernis für die allgemeine Einführung.

Render von Lendleases 1 Java-Bauprojekt in Brooklyn, New York, USA, bei dem Puzzolanbeton zum Einsatz kommt (Foto: Lendlease)

Neff fügt jedoch hinzu, dass die zusätzliche Zeit nur minimal ist und nicht verschwendet werden muss, wenn Bauunternehmer und Bauherren wissen, wie sie damit umgehen sollen. „Vielleicht ist es für eine Weile ein wenig beunruhigend“, räumt sie ein. „[Aber] wir haben das in den Zeitplan aufgenommen. Wir haben es eingeplant.“

Neff verzeichnet bei mehreren Projekten in den USA außerdem Erfolge hinsichtlich Festigkeit und Emissionsreduzierung mit Puzzolan – gemahlenem und recyceltem Glas, das Betonmischungen zugesetzt wird.

„Bei unserem 1 Java-Projekt in Brooklyn haben wir 40 % des Zements im Fundament durch ein recyceltes Glasprodukt namens gemahlenes Glaspuzzolan ersetzt, ohne dass dem Projekt zusätzliche Kosten entstanden wären“, sagte sie. „Wir haben mit unserem Betonsubunternehmer und unserer Betonmischanlage zusammengearbeitet, um Fundamentbeton mit Pozzotive zu beschaffen, zu mischen und zu gießen, einem gemahlenen Glaspuzzolanprodukt, das im Großraum New York City hergestellt wird.“

Erhöhung der Kürzungssätze

In den letzten Jahren schienen CO2-Reduktionsraten von bis zu 30 % das höchste Limit für neue Betonprodukte zu sein. Im Jahr 2024 liegt die Messlatte deutlich höher: Einige Produkte werben mit Emissionsreduktionen von 80 %.

Ein Produkt der Vertua-Reihe von Betonen und Mischungen von Cemex verwendet eine proprietäre Geopolymer-Zementlösung, mit der das Unternehmen die _CO2- Emissionen um mindestens 60 % senken kann. Davide Zampini, Leiter der globalen Forschung und Entwicklung bei Cemex, sagt, dass weitere Einsparungen möglich seien.

Ein großer Betonguss in Kuala Lumpur, Malaysia (Foto: AdobeStock)

„Es gibt klare Anzeichen dafür, dass wir über unsere Ziele hinausgehen können“, sagt er gegenüber International Construction .

Nur die Reduzierung oder Beseitigung von Zement sei nicht genug, sagt Zampini. Der gesamte Prozess müsse mit dem Ziel der Emissionsreduzierung überdacht werden.

„Beispielsweise die Mahlleistung, die Mahlenergie“, bemerkt er. „Wir können den Substitutionsgrad von Klinker durch zusätzliche Symmetrien und Materialien verbessern, während wir neue Technologien entwickeln.“

Was Zampini beschreibt, ist im Wesentlichen ein Mittel zur Messung des gebundenen Kohlenstoffs, der laut Neff im Laufe der Jahre unterbewertet wurde. Die Messung des gebundenen Kohlenstoffs, sagt sie, verfolgt die Kohlenstoffemissionen, die bei der Herstellung von Baumaterialien entstehen.

„Wir messen den gebundenen Kohlenstoff bei allen unseren Projekten und in der Konzeption konsequent“, sagt sie. Bei dieser Messung ist es jedoch noch ein weiter Weg, was die Reduzierung betrifft. Sie sagt, dass sich die Reduzierung des gebundenen Kohlenstoffs bei Projekten mit aktuellen Produkten und Prozessen bei etwa 30 % einpendelt.

„Wir treten nur auf der Stelle“, bemerkt Neff angesichts der 30 % geringeren gebundenen CO2-Emissionen, da der Betonverbrauch jedes Jahr steigt – beispielsweise allein in den USA um rund 3 %.

Wiederverwendung von Beton

Die Industrie hat sich auf eine groß angelegte Reduzierung konzentriert und es gab schon immer einen Markt für das Recycling von Beton. Doch wie sieht es mit der Wiederverwendung aus? Ein großes Hindernis für den Kohlenstoffausstoß dieser Stoffe ist die stark eingeschränkte Wiederverwendung von Beton.

Das in der Schweiz ansässige Baustoff- und Zuschlagstoffunternehmen Holcim ist jedoch davon überzeugt, dass seine Lösung mit Carbon-Spannbeton einen Weg nach vorne darstellen könnte.

„Was wäre, wenn man eines der weltweit ersten Gebäude aus Carbon-Spannbeton (CPC) bauen und damit erhebliche _CO2- und Materialeinsparungen erzielen und die Komponenten anschließend zur Wiederverwendung an anderer Stelle demontieren könnte?“, fragt Holcim rhetorisch.

Das Unternehmen stellt seine mit vorgespannten Kohlenstofffasern verstärkten CPC-Platten in einer Fabrikumgebung her. Durch die Verwendung von leichten Kohlenstofffasersträngen als Verstärkung haben die Platten die gleiche Tragfähigkeit wie herkömmliche Stahlbetonplatten, sind dabei aber bis zu fünfmal dünner und leichter.

Beton wird vor Ort aus einem Mischer gegossen (Foto: AdobeStock)

Holcim verwendete die Platten beim Bau seines 120 Quadratmeter großen Grüze Innovation Laboratory, einem Unternehmensinformationszentrum und einer Werkstatt für nachhaltiges Bauen. Das Gebäude besteht aus Holcims „empfindlichen, aber wiederverwendbaren“ Betonplatten, die demontiert und wiederverwendet werden können.

Das Gebäude – vermutlich eines der ersten CPC-Gebäude weltweit – wurde mit einer neuen Methode errichtet, die vom in Deutschland ansässigen CPC und der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften entwickelt wurde.

In Verbindung mit einem „Sharing“-Programm (bei dem ein Kunde die einzelnen Betonplatten ausleihen kann) senkt das Verfahren laut Holcim die Baukosten um bis zu 75 Prozent.

„Es reduziert die Kosten für ein neues Projekt, da sie weder Materialien kaufen noch das Gebäude abbauen müssen“, erklärt das Unternehmen. „Zweitens haben sie die Möglichkeit, die Struktur woanders aufzubauen. Und schließlich kann der Kunde Holcim bitten, die Struktur abzubauen, wenn sie nicht mehr benötigt wird, sodass wir die Komponenten für die Wiederverwendung vorbereiten können.“

Die Promi-Verbindung

Wenn es eine wichtige Erkenntnis für die Betonbranche gibt, dann die, dass sie nicht länger im Verborgenen operiert. Von der Transparenz der Unternehmen bis hin zu wissenschaftlichen Daten – die Relevanz von Beton und seine Emissionsprobleme sind unumstritten. Beton muss sich einfach weiterentwickeln.

Investitionen in diesem Sektor kommen nicht nur aus der Branche selbst; auch Prominente und Profisportler haben Geld für ein nachhaltigeres Produkt ausgegeben, was insgesamt zu einer größeren öffentlichen Aufmerksamkeit führen könnte.

Nehmen wir zum Beispiel Partanna, den in den USA ansässigen Hersteller von nachhaltigem Beton, der vom dreimaligen Meister der National Basketball Association (NBA), Rick Fox, mitbegründet wurde, der auch als CEO des Unternehmens fungiert.

Dr. Chamila Gunasekara vom RMIT hält eine Probe kohlenstoffarmen Betons (Foto: Michael Quin, RMIT)

Der gebürtige Kanadier und derzeitige Bewohner der Bahamas gründete das Unternehmen, nachdem 2019 ein Hurrikan die Inseln heimgesucht hatte. Sein Ziel: ein wetterbeständigeres Material für den Hausbau zu finden.

Rory Anderson, Chief Growth Officer bei Partanna, sagte, Fox habe sich damals dazu inspiriert gefühlt, Innovationen zu entwickeln, die die Umweltbelastung verringern. „Er suchte nach hurrikansicheren Wohnlösungen“, sagt Anderson und merkt an, dass die Mission nun darauf ausgerichtet sei, „naturpositiv“ zu sein.

Partanna härtet seinen Beton bei Raumtemperatur aus, was weniger Energie erfordert als die Aushärtung durch Hitze. Das Material verwendet Salzlauge, natürliche Puzzolane, hochwertige Abfälle der Großindustrie und andere firmeneigene Zutaten zur Herstellung seines Bindemittels, was das Unternehmen für kohlenstoffnegativ hält.

Das Produkt, sagt Partanna, weist außerdem die Fähigkeit auf, während des Produktionsprozesses _CO2 aus der Atmosphäre zu absorbieren.

Fox ist nicht der einzige Prominente, der sich für die Betonindustrie interessiert. Schauspieler Dennis Quaid hat in seinem digitalen Content-Programm Viewpoint eine Reihe von Episoden angekündigt, in denen nachhaltige technologische Innovationen im Bauwesen und in der Architektur vorgestellt werden. Das Eröffnungsprogramm (mit dem Titel „Grüne Baumaterialien“) soll neue umweltfreundliche Bauprodukte vorstellen.

„Manchmal muss Innovation außerhalb des Spielfeldes stattfinden“, erklärt Anderson, warum Hollywood und die Profisport-Community plötzlich aktiv in die Branche und die Diskussionen eingebunden sind. „Und das ist ein riesiges Problem. Bis vor Kurzem gab es nicht genug kommerziell skalierbare Lösungen, um etwas bewirken zu können.“

Er sagt, auch die Öffentlichkeit könne den technologischen Wandel vor ihren Augen beobachten, von den benzinbetriebenen Autos von gestern zu den elektrischen/automatischen Muldenkippern von heute. „Aber wir verwenden immer noch die gleichen Materialien, um Beton herzustellen“, fügt er hinzu. „Ich glaube, die Leute spüren diese Frustration und das Gefühl, dass es keine Lösungen gibt.“

„Aus politischer Sicht steht der Bausektor unter enormem Druck, seine CO2-Emissionen zu reduzieren, und ich denke, das treibt die Nachfrage nach Innovationen stark an. Die Leute haben sich diesen Sektor angesehen und gefragt: ‚Was kann ich tun?‘“

Vorerst können Bauunternehmer und Bauherren weiterhin ein vielfältiges Netzwerk von Material- und Zuschlagstoffanbietern aufbauen und sich weiter über neue Betonprodukte informieren. Sie wären gut beraten, auf dem Laufenden zu bleiben, denn es handelt sich um eine der fortschrittlichsten Entwicklungen des Jahrhunderts, die keine Anzeichen einer Verlangsamung zeigt.