{"id":993,"date":"2019-12-22T12:31:41","date_gmt":"2019-12-22T11:31:41","guid":{"rendered":"http:\/\/blogs.ethz.ch\/energy\/?p=661"},"modified":"2025-06-30T20:45:41","modified_gmt":"2025-06-30T18:45:41","slug":"concrete-1-5c-world","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/energyblog.ethz.ch\/de\/concrete-1-5c-world\/","title":{"rendered":"Beton - der Baustoff f\u00fcr eine 1,5\u00b0C-Welt?"},"content":{"rendered":"

Br\u00fccken, Tunnel, Geb\u00e4ude - Beton spielt eine wichtige Rolle in unserem t\u00e4glichen Leben. Wie wird er hergestellt? Kann er recycelt werden? Welche Auswirkungen hat er auf das Klima? Lesen Sie weiter und finden Sie heraus, wie wir Beton dekarbonisieren k\u00f6nnen. <\/p>\n\n\n\n

Vom Kalkstein zum Beton<\/b><\/h2>\n\n\n\n

In der Schweiz gibt es 450 Betonwerke, und jedes Jahr werden 14 Millionen Kubikmeter Beton verbraucht, was ihn zum meistverwendeten Baumaterial macht. Da es sich um ein so schweres und grosses Produkt handelt, m\u00fcssen die Transportwege kurz sein, um wettbewerbsf\u00e4hig zu bleiben - das macht ihn zu einem lokalen und regionalen Gesch\u00e4ft. Neben Sand und Kies, die in der Natur vorkommen, wird f\u00fcr die Herstellung von Beton Zement ben\u00f6tigt, der Energie- und CO2 <\/sub>emissionsintensives industrielles Verfahren. Zement wird durch das Mahlen von Kalkstein mit sogenanntem Klinker gewonnen, dem \"magischen\" Bindemittel, das f\u00fcr die Festigkeit des Betons verantwortlich ist. F\u00fcr die Herstellung von 1 Tonne Klinker werden 1250 kg Kalkstein ben\u00f6tigt, der sich bei der Erhitzung auf \u00fcber 600 \u00b0C (die f\u00fcr die Klinkerherstellung erforderlich ist) zersetzt und 550 kg CO2<\/sub> (Abb.1). Vom Standpunkt des Energiebedarfs aus betrachtet, erfordert die Herstellung von 1 Tonne Klinker 115 kg Kohle, was zu Emissionen von etwa 290 kg CO2<\/sub><\/a>. 1 m\u00b3 Beton (entspricht 2,5 Tonnen) enth\u00e4lt durchschnittlich 320 kg Zement, 160 kg Wasser, 2000 kg Sand und Kies und emittiert 230 kg CO2<\/sub>.<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung 1: Die Grafik setzt die Rohstoffe f\u00fcr Klinker und Zement in Beziehung zu den CO\u2082-Emissionen. <\/em><\/p>\n\n\n\n

Erneuerbare Energien allein<\/em> kann den Klimawandel nicht aufhalten<\/b><\/h2>\n\n\n\n

Die Zementherstellung ist f\u00fcr 85% der Gesamtemissionen der Betonherstellung verantwortlich. 3 Millionen Tonnen CO2<\/sub> oder 6% der inl\u00e4ndischen Treibhausgasemissionen der Schweiz entfielen 2017 auf den Betonsektor. In einer Welt, in der nur CO2<\/sub>-freien Energie k\u00f6nnen die Emissionen aus dem Kohle- und Betonbetrieb gemindert werden. Die Kalzinierung von Kalkstein zur Herstellung von Klinker setzt jedoch immer noch 1,7 Mio. t CO2 <\/sub>in der Schweiz. Die Reduzierung der Emissionen um 45% (von 3 Mt CO2<\/sub>) ist eine gro\u00dfe Leistung - aber sie reicht nicht aus, um die globale Erw\u00e4rmung aufzuhalten.<\/p>\n\n\n\n

In Paris einigten sich 195 L\u00e4nder auf eine Begrenzung der globalen Erw\u00e4rmung auf deutlich unter 2\u00b0C. Das bedeutet, dass alle anthropogenen Emissionen, die sich auf die globale Erw\u00e4rmung auswirken, zwischen 2040 und 2060 auf Null sinken m\u00fcssen. Doch hier liegt das Problem: Die Verwendung erneuerbarer Energien erm\u00f6glicht keine Dekarbonisierung der Zementindustrie, denn das Problem ist nicht die Energie, sondern die Emissionen, die bei der thermischen Zersetzung von Kalkstein entstehen!<\/p>\n\n\n\n

Was unternimmt der Sektor, um die Emissionen zu reduzieren?<\/b><\/h2>\n\n\n\n

Heute gibt es im Zementsektor zwei wichtige Strategien zur Emissionsminderung.<\/p>\n\n\n\n

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  1. Verbrennung von Abf\u00e4llen: Durch den Ersatz von Kohle durch Autoreifen, L\u00f6sungsmittel und Kunststoffe werden CO2<\/sub> Emissionen reduziert werden, da diese Abf\u00e4lle bis zu 50% weniger fossiles CO2<\/sub> als Kohle.<\/li>\n\n\n\n
  2. Verwendung von weniger Klinker im Zement: Verschiedene Zementarten ben\u00f6tigen unterschiedliche Mengen an Klinker. Dieser Ansatz reduziert die Emissionen effektiv - allerdings werden f\u00fcr jeden Kubikmeter Beton mindestens 160 kg Klinker ben\u00f6tigt, so dass es eine Grenze f\u00fcr die CO2 <\/sub>Emissionsminderung.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Alle anderen Ma\u00dfnahmen zur Emissionsminderung, wie Energieeffizienzma\u00dfnahmen oder Abw\u00e4rmenutzung, haben nur sehr begrenzte Auswirkungen auf die CO2<\/sub> den Rest des Zements.<\/p>\n\n\n\n

    Verringert das Zementrecycling die Emissionen?<\/b><\/h2>\n\n\n\n

    Neben der Verringerung der Klinkermenge im Zement k\u00f6nnte das Recycling von Zement eine M\u00f6glichkeit sein, die CO2<\/sub> Emissionen im Zusammenhang mit der Zersetzung von Kalkstein. Zement kann jedoch nicht als Zement recycelt werden. Der (zementhaltige) Beton wird jedoch als Ersatz f\u00fcr Kies und Sand in Recyclingbeton wiederverwertet. Recyclingbeton ist Beton mit einem Gehalt an Recyclingmaterial von mehr als 40% nach Gewicht. Bei der Verwendung von Recyclingmaterial gibt es Qualit\u00e4tsprobleme. EMPA realisiert mit Interviews mit \u00fcber 10 Betonwerkbesitzern<\/a>dass 5-10% mehr Zement im Recyclingbeton enthalten ist, um Qualit\u00e4tsprobleme zu \u00fcberwinden, was zu einer Erh\u00f6hung der CO2<\/sub> <\/sub>Emissionen.<\/p>\n\n\n\n

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    Abbildung 2: Betonzerkleinerung in einer Schweizer Betonrecyclinganlage. <\/em><\/p>\n\n\n\n

    Wie kann ein zuk\u00fcnftiger, klimaneutraler Zement- und Betonsektor aussehen?<\/b><\/h2>\n\n\n\n

    Die einzige M\u00f6glichkeit, den Aussto\u00df von CO2 <\/sub>ist der Einsatz von Technologien zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) bei der Betonherstellung. CCS ist seit 1996 in Sleipner, Norwegen, in vollem Umfang in Betrieb. Alle Komponenten sind bew\u00e4hrte Technologien. CCS-Technologien wurden speziell f\u00fcr die Minderung von CO2<\/sub> Emissionen aus gro\u00dfen industriellen Punktquellen wie der Zementherstellung. Die erste Komponente in der technologischen Kette ist der CO2<\/sub> Abscheidungsschritt, bei dem CO2<\/sub> aus dem Zementrauchgas entfernt wird. Das gereinigte CO2<\/sub> wird anschlie\u00dfend verfl\u00fcssigt und per Lkw, Zug, Schiff oder Pipeline zu einem Speicherort transportiert. Es gibt im Wesentlichen eine M\u00f6glichkeit zur Speicherung von CO2<\/sub> dauerhaft in der gew\u00fcnschten Gr\u00f6\u00dfenordnung:<\/p>\n\n\n\n

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    1. Geologische CO2<\/sub> Lagerung<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

      CO2<\/sub> in salinen Aquiferen oder ausgebeuteten \u00d6l- und Gasfeldern gespeichert wird. Aquifere, die sich f\u00fcr die CO2<\/sub> Die Lagerung muss die folgenden Merkmale aufweisen:<\/p>\n\n\n\n