Baustoffe Holz, Beton, Kupfer und Ziegel im Kompakt-Über ... / 3 Beton: Neue Verfahren und Materialien machen ihn "grün"

Lange galt Beton als ein Symbol für Umweltzerstörung und Ressourcenverschwendung schlechthin. Nicht ohne Grund: Es wird geschätzt, dass die Beton- und Zementindustrie weltweit für einen Anteil von etwa 6 % des CO2-Ausstoßes verantwortlich ist. Doch auch Beton wird immer "grüner". Unter anderem aufgrund seiner natürlichen Ausgangsstoffe: Beton besteht aus Wasser, Sand und Kies. Werden sie mit Zement gemischt, entsteht Beton. Die Abbauplätze für Sand und Kies liegen zumeist in relativ kurzer Distanz zur Industrie und den Baustellen. Bei der Herstellung in den Betonwerken kommen heute ressourcenschonende und energieeffiziente Techniken zum Einsatz. Teilweise werden dabei auch recycelte Sekundärrohstoffe genutzt. Darüber hinaus bietet der Baustoff Beton viele Nachhaltigkeitsaspekte beim Verbauen: Der Einsatz von Betonfertigteilen und selbstverdichtendem Beton reduziert Lärm auf der Baustelle und sorgt für eine rasche Umsetzung des Bauprojekts. Der große Nachteil des Betons besteht allerdings immer noch: die Zementherstellung. Das Problem dabei: Noch besteht Zement v. a. aus Kalkstein. Beim Brennen wird das Rohmaterial auf 1.450 Grad Celsius erhitzt, dabei wird jede Menge klimaschädliches Kohlendioxid freigesetzt. Im Folgenden werden die wichtigsten Entwicklungen vorgestellt, mit denen Forscher und Praktiker den Baustoff in Bezug auf Nachhaltigkeit sowie Klima- und Umweltverträglichkeit optimieren wollen.

3.1 Materialeinsparung bei der Betonherstellung

Mittlerweile gibt es Verfahren, mit denen der Betonverbrauch deutlich gesenkt werden kann. So z. B. mit vorgespannten Spannbeton-Fertigdecken, die bis zu 50 % weniger Beton und bis zu 75 % weniger Stahl als andere Betondeckensysteme benötigen. Ressourcensparendes Bauen ist weiterhin mit Verdrängungskörpern möglich. Bei ihnen handelt es sich um Hohlkörper, die an den Stellen eines Gebäudes eingebaut werden, wo mit deutlich weniger Druckkraft zu rechnen ist. Damit lassen sich die benötigte Betonmasse um bis zu 30 und 40 % Beton reduzieren, insbesondere bei Betondecken. Ein weiterer Vorteil: Durch den Einsatz der Hohlkörper können bei den Decken auch größere Spannweiten realisiert werden.

3.2 Alternative Zementherstellungsverfahren

Wie bereits erwähnt, ist das größte Nachhaltigkeitsmanko der Betonherstellung die Zementherstellung. Dieses Problem ist auch immer noch nicht vollständig gelöst, immerhin aber gibt es weltweit zahlreiche Forschungsprojekte, die verheißungsvollen Lösungsansätzen nachgehen. Das Ziel all dieser Projekte ist es, Zement und seine Bestandteile Schritt für Schritt durch andere, klimafreundlichere Materialien zu ersetzen. In erster Linie wird dabei mit mineralischen Abfallprodukten wie Kieswäscheschlämme oder Stäube aus der Quarzgewinnung experimentiert. Der bislang größte Schritt in dieser Richtung wurde 2022 der Öffentlichkeit vorgestellt: Die deutschen Betonhersteller Berding Beton, Finger-Baustoffe und Röser Unternehmensgruppe haben einen zementähnlichen Baustoff ganz ohne Zement herstellen können. Für die Produktion werden Geopolymere verwendet, insgesamt kann somit gegenüber konventionellen Verfahren rund 70 % an CO2-Emissionen eingespart werden. Hinzu kommt, dass er, weil er kein Kalk enthält, deutlich widerstandsfähiger gegenüber chemischer Erosion ist. Der Baustoff unter dem Markennamen "next beton" hat allerdings einen Nachteil: Er wurde bislang nur für den Bau von Kanalsystemen verwendet. Ob er auch für andere Verwendungen geeignet ist, wird die Zukunft zeigen.

3.3 Faserbeton: Mischung von Beton und Fasern

Faserbeton ist der Oberbegriff für Betonarten, die mit Fasern wie Glasfasern, Carbonfasern, Textilfasern, Kunststofffasern oder Stahlfasern vermischt werden. Die beigemischten Fasern sind je nach Material für unterschiedliche Einsatzbereiche geeignet.

Carbonbeton ist ein Verbundwerkstoff aus Beton und einer Bewehrung aus Kohlenstofffasern (Carbon). Mit ihm soll der noch vorherrschende Stahlbeton schrittweise ersetzt werden. Die Besonderheit steckt dabei in den Carbonfasern. Bis zu 50.000 dieser feinen Filamente werden zu Langfasern und anschließend zu einem Garn zusammengefasst. Die Garne werden daraufhin in einer Textilmaschine zu einem Gelege verarbeitet und mit einer Beschichtung (Tränkung) versehen. Die hochtragende, nichtrostende Bewehrung aus Carbon lässt eine Lebensdauer erwarten, die weit über den heutigen Konstruktionen aus Stahlbeton liegt und stellt somit eine rohstoffsparende Alternative im Bauwesen dar. Der Materialwechsel von Stahlbeton zu Carbonbeton ermöglicht mit der Carbonbetonbauweise einerseits eine Materialersparnis von bis zu 80 % und reduziert andererseits den Energiebedarf und CO2-Ausstoß um bis zu 50 %. Der Siegeszug des Carbonbetons wird aber durch 2 Faktoren noch gehemmt: Zum einen wird bei der Herstellung Erdöl benötigt. Zum anderen sind die Produktionskosten noch deutlich höher als die von Stahlbeton.

Glasfaserbeton: Als Glasfaserbeton wird Beton ab einem Anteil von 2,5 bis 5 Volumen-Prozent Glasfasern bezeichnet. Abhängig vom Anteil der Fasern wird zwischen Glasfaserbeton und glasfasermodifiziertem Beton unterschieden, bei Letzterem ist der Faser...