Studie: Zement-Recycling als günstiger Weg für weniger CO2-Emissionen

Das Recycling von Zementstein ist eine der günstigsten und effizientesten Möglichkeiten, um die CO2-Emissionen aus der Zementproduktion zu senken. Zu diesem Schluss kommt eine Studie des «Imperial College London» unter Beteiligung der Empa und der EPFL, in der zehn Technologien zur CO2-Mineralisierung in Betonmaterialien untersucht wurden.

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Die Studie zeigt, dass die CO2-Mineralisierung von Zementabfällen eine kostengünstige Möglichkeit zur Verringerung der Zementemissionen darstellt.

Die kürzlich im Fachjournal «PNAS» veröffentlichte Studie zeigt, dass die CO2-Mineralisierung – ein Prozess, bei dem emittiertes und atmosphärisches CO2 reduziert wird, indem es in Infrastrukturen wie Beton, Ziegeln, Pflastersteinen und Klinkerersatzstoffen absorbiert wird – das Potenzial hat, die Emissionen aus der Zementproduktion um rund 15 Prozent zu senken. Das entspreche 0,8 Prozent der globalen CO2-Emissionen im Jahr 2020, heisst es in einer Mitteilung der Empa von Dienstag. 

Von den zehn im Rahmen der Studie untersuchten Technologien zur CO2-Mineralisierung fanden die Forscher heraus, dass recycelter Zementstein aus Abriss-Beton am effektivsten und wirtschaftlichsten ist. Zementstein – oder Zementleim im nicht-erhärteten Zustand – ist eine leimähnliche Substanz, die Materialien wie Sand oder Kies miteinander verbindet und so Beton erzeugt. Rezyklierter Zementstein stammt in der Regel aus alten Infrastrukturen wie abgerissenen Gebäuden. 

Der Hauptautor Rupert J. Myers vom «Department of Civil and Environmental Engineering» am «Imperial College» sagt: «Im Kampf gegen den Klimawandel ist es eine Herausforderung, die Emissionen aus der Zementherstellung und der Bauindustrie im Allgemeinen zu reduzieren. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass CO2-mineralisierter Zement eine führende Technologie sein könnte, die uns bei der Dekarbonisierung des Sektors hilft.» 

Unternehmensangaben unter der Lupe 

Baumaterialien seien für etwa 13 Prozent der weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich – der grösste Teil davon stamme aus der Herstellung von Beton und Stahl, so die Empa. Beton ist nach Wasser das am zweithäufigsten nachgefragte Material auf der Welt, und es wird erwartet, dass dieser Bedarf künftig noch weiter steigt. Aus diesem Grund suchen Wissenschaftler weltweit nach Lösungen, um die Emissionen aus der Herstellung und Verwendung von Beton und Zement zu verringern. 

Für die PNAS-Studie untersuchten die Forscher zehn Technologien, die eine wirksame CO2-Mineralisierung im Zement ermöglichen sollen. Dabei fanden sie heraus, dass nur zwei davon wirksam und wirtschaftlich bei der Reduzierung der CO2-Emissionen bei der Zementherstellung sind. Für die meisten anderen hätte es kaum oder nur begrenzte Belege dafür gegeben, dass sie die Emissionen in der Praxis verringern können, obwohl Unternehmen ihre Wirksamkeit beteuern würden, heisst es. 

CO2-Mineralisierung günstiger als CCS?

Das Team stellte zudem fest, dass wirtschaftliche Technologien auf Grundlage der CO2-Mineralisierung etwa zwei- bis fünfmal kostengünstiger sind als Technologien zur Abscheidung und Speicherung von Kohlenstoff («Carbon Capture and Storage», CCS), bei denen das Klimagas unterirdisch gelagert wird. Die CO2-Mineralisierung sei auch eine dauerhafte Lösung und relativ einfach zu handhaben, schreibt die Empa. Baumaterialien könnten CO2 für Hunderte von Jahren in der Infrastruktur speichern, möglicherweise noch länger, wenn abgerissene Materialien recycelt würden. 

Co-Autor Justin D. Driver vom «Department of Chemical Engineering» am «Imperial College» sagt: «Obwohl diese Ergebnisse vielversprechend sind, muss man sich darüber im Klaren sein, dass die CO2-Mineralisierung keine Patentlösung für alles ist. Es gibt nur eine begrenzte Anzahl von Rohstoffen, die CO2 absorbieren können, was bedeutet, dass das Potenzial dieser Technologie, Emissionen in allen Sektoren zu reduzieren, ebenfalls begrenzt ist.» 

Ellina Bernard, Mitautorin und Wissenschaftlerin am Empa-Labor für Beton und Asphalt, ergänzt: «Die Studie zeigt, dass eine breitere Anwendung der CO2-Mineralisierung durch Altbeton oder andere Industrieabfälle auf Kalziumbasis durch die Menge des zu karbonisierenden Materials begrenzt wird. CO2-Einsparungen von 15 Prozent bei der Herstellung von Baumaterialien sind allerdings nicht zu vernachlässigen.» Man müsse weiterhin daran forschen, einerseits um die Kosten zu senken, aber auch, um die Technologien zur CO2-Abscheidung und -Verwertung (CCU) weiter zu optimieren. (mgt/pb) 

Zur Studie: www.pnas.org