Nachhaltiger Beton: „Wir glauben nicht, dass es nur ein Material gibt, das die Welt retten wird, sondern dass es einen gemeinschaftlichen Prozess gibt, der die Probleme der Branche löst.“

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, werden neue Technologien und Materialien entwickelt (Foto: AdobeStock)

Beton spielt eine zentrale Rolle in der modernen Infrastruktur, trägt aber erheblich zu den globalen Kohlenstoffemissionen bei. Die Zementproduktion ist für etwa 8 % dieser Emissionen verantwortlich. Da die Bauindustrie daran arbeitet, ihre Umweltbelastung zu reduzieren, werden neue Technologien und Materialien entwickelt, um diese Herausforderungen zu bewältigen. Bemühungen, den Kohlenstoff-Fußabdruck von Baumaterialien zu senken, haben zu Fortschritten in der Zementproduktion geführt. Material Evolution, ein in Großbritannien ansässiges Unternehmen, leitet ein Projekt namens Mevocrete, das von der Transforming Foundation Industries Challenge von Innovate UK finanziert wird.

Die Innovationsagentur Innovate UK investiert 3,2 Millionen Pfund (3,8 Millionen Euro) in sieben Innovationsprojekte, um die Dekarbonisierung der britischen Betonindustrie voranzutreiben.

Die Initiative von Material Evolution zielt darauf ab, Zementtechnologien mit extrem niedrigem Kohlenstoffausstoß zu entwickeln und zu skalieren. Mit seiner ersten Produktionsstätte in Wrexham, Wales, die kurz vor der Aufnahme der Produktion steht, zeigt das Unternehmen, wie alternative Produktionsmethoden die Emissionen im Bausektor senken können.

In Zusammenarbeit mit akademischen und industriellen Partnern hat das Unternehmen einen Geopolymerzement mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt entwickelt, der für die Produktion im großen Maßstab konzipiert ist.

Großes Problem, wenige Lösungen

Elizabeth Gilligan, CEO von Material Evolution, sagt: „Die Zementproduktion ist für etwa 8 % der weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich. Das ist ein riesiges Problem, für das es nur sehr wenige kommerziell verfügbare Lösungen gibt.“

Gilligan erklärt, dass der Zement des Unternehmens zu den wenigen kommerziell verfügbaren Lösungen gehört, mit denen sich die CO2-Emissionen um bis zu 85 % reduzieren lassen. „Derzeit enthält unser Zement bis zu 85 % weniger CO2. Obwohl unsere neue kommerzielle Anlage in Wrexham im Vergleich zur britischen Baubranche ein relativ kleines Projekt ist, dient sie als Demonstration dessen, was möglich ist. Die wirkliche Wirkung wird von den Partnerschaften ausgehen, die wir aufbauen, um die Technologie zu skalieren.“

Liz Gilligan mit dem Material Evolution-Team (Foto: Material Evolution)

Über die 85-prozentige Reduzierung hinaus, so Gilligan, gehe es um den Weg zu Netto-Null- oder nahezu Null-Beton. „Deshalb untersuchen wir industrielle Abfallrohstoffe für unseren Zement, was dazu beiträgt, die Ziele der Kreislaufwirtschaft voranzutreiben“, fügt sie hinzu.

Gilligan betont, wie wichtig Partnerschaften seien, und sagt, das Unternehmen habe schon immer nach einem Partnerschaftsmodell gearbeitet – es sei entscheidend, die richtigen Leute an einen Tisch zu bringen und langfristige Beziehungen aufzubauen.

„Beispielsweise“, sagt Gilligan, „haben wir in Wrexham anfängliche Skalierungsprobleme überwunden, indem wir unsere Anlage gemeinsam mit unserem Partner CCP angesiedelt haben, einer Tochtergesellschaft des Baustoffgiganten SigmaRoc.“

„Wir glauben nicht, dass es nur ein Material gibt, das ‚die Welt retten‘ wird, sondern dass ein kollaborativer Prozess die Probleme der Industrie löst. Die Zusammenarbeit dauert länger, aber so bauen wir dauerhafte Partnerschaften auf, die uns letztendlich dabei helfen werden, die Schwerindustrie in großem Maßstab umzustellen.“

Regierungspolitik und ihre Auswirkungen auf die Betonindustrie

Ähnlich wie Gilligan von Material Evolution ist John Reddy, Leiter für Betontechnologie bei Ecocem. Das in Irland ansässige Unternehmen ist auf die Herstellung von kohlenstoffarmem Zement und gemahlener Hüttensandschlacke (GGBS) spezialisiert, einer nachhaltigen Alternative zu herkömmlichem Zement, die darauf abzielt, die Umweltbelastung durch Baumaterialien zu reduzieren.

Um die Nachhaltigkeit der Betonproduktion weltweit voranzutreiben, sind Partnerschaften und Teamarbeit während des gesamten Lebenszyklus der Betonproduktion erforderlich.

Für Ecocem ist die Zusammenarbeit mit der Regierung ein wesentlicher Teil des Vorhabens. Reddy sagt, das Unternehmen arbeite daran, die Regierungspolitik zu leiten und Veränderungen sowohl auf nationaler als auch auf europäischer Ebene voranzutreiben.

Reddy fügt hinzu: „In der Vergangenheit haben wir oft unabhängig gearbeitet, aber im Laufe meiner 20-jährigen Karriere ist klar geworden, dass mehr Interessenparteien und Interessengruppen beteiligt sind.

Reddy von Ecocem ist sich darüber im Klaren, dass die Zusammenarbeit mit Regierungen immer wichtiger wird (Foto: Ecocem)

„Dieses wachsende Interesse ist ermutigend. Auch wenn wir die treibenden Kräfte hinter der Initiative waren, hat man jetzt das Gefühl, dass wir viele Mitreisende auf dieser Reise haben. Die Zusammenarbeit mit Regierungen wird immer wichtiger.“

Reddy fügt hinzu, dass das Unternehmen auch dazu beigetragen habe, eine Änderung der Politik für umweltfreundliche öffentliche Beschaffungen herbeizuführen. Die Regierung hat inzwischen vorgeschrieben, dass 30 % der öffentlichen Beschaffungen umweltfreundlich sein müssen, was laut Reddy ein großer Fortschritt sei.

Der Einfluss von Zement- und Betonwerken

Während Unternehmen versuchen, die CO₂-Emissionen ihrer Materialien zu reduzieren und mit staatlichen Stellen zusammenzuarbeiten, berücksichtigen sie gleichzeitig auch die Auswirkungen ihrer Zement- und Betonwerke.

In Spanien arbeitet Votorantim Cimentos daran, die Umweltauswirkungen seiner Anlagen im ganzen Land zu reduzieren.

Juan Aguilera, Industriedirektor bei Votorantim Cimentos in Spanien, sagt, dass ihre Anlagen bereits 50 % der alternativen Brennstoffe ersetzen. Aguilera sagt: „Durch den Ersatz fossiler Brennstoffe durch alternative Brennstoffe konnten mehr als 190.000 Tonnen CO2 eingespart werden, was den jährlichen Emissionen von mehr als 53.000 Benzinautos oder der Pflanzung von zwei Millionen Bäumen entspricht.“

In den Werken Alconera (Badajoz) und Málaga hat Votorantim Cimentos laut Aguilera Investitionen getätigt, um den Emissionsfaktor beider Anlagen zu senken und zur Erfüllung der Verpflichtungen des Unternehmens zur CO2-Reduktion beizutragen.

Er fügt hinzu: „Das Werk Alconera begann im Juni 2022 mit seinen Bemühungen zur thermischen Substitution und erreichte in nur sechs Monaten einen wichtigen Meilenstein: Es erreichte eine thermische Substitutionsrate von 40 %.“

Votorantim Cimentos-Anlage in Alconera, Spanien (Foto: Votorantim Cimentos)

In Italien hat Heidelberg Materials eine Machbarkeitsstudie für ein Dekarbonisierungsprojekt in seinem Zementwerk Rezzato Mazzano in der Provinz Brescia begonnen. Das Werk könnte laut Angaben des Unternehmens das erste Werk in Italien werden, das CO2-neutralen Zement und Beton produziert.

Im Rahmen der Initiative wird Heidelberg Materials die Machbarkeit prüfen, CO₂ aus der Zementproduktion abzutrennen und per Pipeline zum CCS-Speicher Ravenna unter der Adria zu transportieren.

Phase 1 des Ravenna CCS-Projekts, das von einem Joint Venture des italienischen Energiekonzerns Eni und des Energieinfrastrukturbetreibers Snam durchgeführt wird, eröffnet mögliche Szenarien für das CCS-Projekt von Heidelberg Materials im Werk Rezzato-Mazzano.

Herausforderungen in der Betonproduktion

Die Umweltauswirkungen der Betonproduktion zu erkennen, ist eine Sache; sich den Herausforderungen zu stellen, sie nachhaltiger zu gestalten, eine andere. Dies ist eine Realität, die Reddy von Ecocem im Laufe seiner Karriere gut verstanden hat.

Die wachsende Weltbevölkerung und Entwicklung führen zu einem deutlichen Anstieg der Zementnachfrage und stellen die Industrie vor weitere Herausforderungen, die Umweltauswirkungen zu berücksichtigen. Reddy betont, dass diese steigende Nachfrage zusätzlichen Druck auf die Zementindustrie ausüben wird, die Produktion zu steigern und gleichzeitig Umweltbelange zu berücksichtigen.

Reddy bemerkt: „Wir werden im Jahr 2023 4,1 Milliarden Tonnen Zement produzieren. Als ich 2004 meine Karriere begann, lag diese Zahl bei rund 2,3 Milliarden Tonnen. Sie hat sich in 20 Jahren fast verdoppelt.“

Reddy sagt, dass Portlandzement in den letzten 200 Jahren verfeinert wurde, wodurch Prozesse verbessert wurden, die sehr effektiv funktionieren. „Allerdings“, sagt er, „gibt es eine erhebliche Hürde, wenn es darum geht, die CO2-Emissionen zu reduzieren. Unternehmen müssen jetzt nach Möglichkeiten suchen, ihren CO2-Fußabdruck zu verringern, was eine große Herausforderung darstellt.“

Wie im Rest der Branche ist es von entscheidender Bedeutung, geschultes und ausgebildetes Personal zu haben, das über das nötige Wissen und Bewusstsein verfügt, um diese Herausforderungen zu meistern. Als Vizepräsident des Institute of Concrete Technology ist Reddy hierfür ein leidenschaftlicher Verfechter.

Das Institut für Betontechnologie hat sich zum Ziel gesetzt, die Betontechnologie als anerkannte Ingenieurdisziplin zu fördern und den beruflichen Status praktizierender Betontechnologen weltweit zu verbessern.

Rund 8 % dieser Emissionen entfallen auf die Zementproduktion (Foto: AdobeStock)

Wie im Rest der Baubranche ist für die Implementierung neuer Technologien eine Höherqualifizierung der bestehenden Belegschaft erforderlich.

Reddy sagt, dass die Mitgliederzahl des Institute of Concrete Technology leicht zunimmt, aber stabil bleibt, da Leute in den Ruhestand gehen und neue Mitglieder hinzukommen. Damit jedoch bedeutsame Veränderungen stattfinden können, so Reddy, ist es wichtig, die richtigen Leute in den Unternehmen zu gewinnen, die diese Veränderungen effektiv initiieren und umsetzen können.

Die Bemühungen von Unternehmen wie Material Evolution, Ecocem, Votorantim Cimentos und Heidelberg Materials unterstreichen die entscheidende Rolle von Innovation, Partnerschaften und Politik bei der Dekarbonisierung der Betonindustrie. Zwar werden durch alternative Materialien, Technologien zur Kohlenstoffabscheidung und Strategien zur Abfallreduzierung Fortschritte erzielt, doch der Weg nach vorn erfordert die Zusammenarbeit zwischen Regierungen, Branchen und Interessengruppen.