BUND Kreisverband Stuttgart

Beton - Bauen wir uns den Klimawandel selbst?

22. September 2022

To Be or not to Beton? In seiner Allgegenwärtigkeit gleicht der Beton einem Lebewesen, das sich immer weiter ausbreitet und sich die Welt untertan macht. Doch dieses Machtregime kommt die Welt teuer zu stehen.

 (Daniel Schwermann / BUND KV Stuttgart )

To Be or not to Beton? Bei der Allgegenwärtigkeit ist der Beton eher ein Lebewesen, das sich immer weiter ausbreitet und sich die Welt untertan macht. Teilweise gut versteckt oder verkleidet in Hauswänden, Fundamenten und Fußböden, findet er sich aber auch offensichtlich bei Brücken, Schutzwänden und Gehwegplatten oder sogar als Designelement in Form von Sichtbeton oder Möbelstücken.

Nicht ohne Grund hat Beton diese Machtstellung erlangt, denn er zeichnet sich durch eine hohe Belastbarkeit, Gießbarkeit, Festigkeit und Langlebigkeit aus, wobei er gleichzeitig auch noch erschwinglich und lokal herstellbar ist. 

Doch dieses Machtregime kommt die Welt teuer zu stehen. Es bedarf einer Revolution, denn die Nutzung von zwei der wichtigsten Bestandteile Untertanen Zement und Sand bringen bereits bedeutende Schwierigkeiten mit sich.

Zement

Die globale jährliche Erzeugung von 4,1 Mrd. t Zement (Stand 2020) ist extrem energieintensiv und setzt Unmengen von CO2 frei. Ca. 8 % der weltweiten CO2-Emissionen gehen auf das Konto der Zementherstellung. Wäre die Zementherstellung ein Land, würde es sich auf Platz 3 der Länder mit den größten CO2-Emissionen einreihen (hinter den USA und vor Indien). Gemäß der International Energy Agency (IEA) wird der Zementverbrauch aufgrund des Bevölkerungswachstum, der Urbanisierung und Entwicklung von Infrastruktur bis 2050 um weitere 12-23% im Vergleich zu 2014 steigen.

Sand

Zur Betonherstellung werden neben Zement noch beträchtlich größere Mengen an Sand und Kies verbraucht. Davon gibt’s doch so viel wie Sand am Meer, wird sich so mancher denken. Doch der für Bauzwecke benötigte Sand braucht ein gewisses Verhältnis an verschiedenen Korngrößen. Wüstensand beispielsweise ist deutlich zu fein gemahlen und kann deswegen nicht verwendet werden. Der benötigte Sand wird zumeist aus Flüssen gewonnen oder an Küsten abgebaut. Der Abbau führt zu Verschmutzungen, Überschwemmungen, Absenkung von Grundwasserschichten und Erosion von Küstenregionen. Die gewaltigen globalen Abbaumengen von Sand und Kies – mit 40 bis 50 Mrd t pro Jahr Platz 2 der meist genutzten Rohstoffe nach Wasser – ziehen auch sehr große CO2-Emissionen alleine durch deren Transport mit sich. Dazu kommt, wie es so häufig bei Rohstoffen ist, dass die Sandvorkommen sehr ungleich verteilt sind und wir diesen schneller abbauen, als er sich auf natürlichem Wege regeneriert. Deutschland hat beispielsweise besonders große Sandvorkommen. Dagegen musste für das Burj Khalifa, gelegen in einem Wüstenstaat, Sand aus Australien importiert werden. Der Rohstoff ist bereits so kostbar geworden, dass sich wie beispielsweise in Indien Sand-Mafias gebildet haben, die den „üblichen Verdächtigen“ in keinster Weise nachstehen.

Doch was kann getan werden, um diesen Problemen Herr zu werden?
Leicht wird es auf jeden Fall nicht!

Auch bei Beton gilt das Grundprinzip des nachhaltigen Handelns: Vermeiden, Reduzieren, Kompensieren.

Vermeiden:

Die naheliegendste und effizienteste Art und Weise, die Nachhaltigkeit zu verbessern, ist weniger zu Bauen. Insbesondere Entwicklungsländer und Schwellenländer haben durch den Bau neuer Infrastruktur, Industrie, Gewerbe und Wohnbauten jedoch ein erhebliches Bauvolumen, das diesen auch nicht verwehrt werden kann. China hat im Jahr 2015 so viel Beton verbaut wie die USA im gesamten 20. Jahrhundert. In den Industrieländern führen immer mehr Singlehaushalte und kleinere Familiengrößen zu einem immer größeren Flächenbedarf pro Person. Durch die Landflucht wird in den Städten immer mehr Wohnraum benötigt. Der Traum vom selbst gebauten Haus treibt auch mich um. Alles Prozesse und Parameter, die zu einem höheren Bauvolumen führen. Zumindest die Umsetzung des Traums vom selbst gebauten Eigenheim sollte eventuell besser ein Traum bleiben. Hier gibt es jedoch zumindest einen Ansatzpunkt, denn anstatt neue Gebäude zu errichten, kommt häufig auch eine Kernsanierung von alten Gebäuden infrage, die zudem den energetischen Standard des Gebäudebestandes nach und nach verbessern würde.

Ein anderer Ansatz ist, den Einsatz von Beton in seiner Menge in Bauaktivitäten zu vermeiden oder zu reduzieren.

Der Einsatz anderer Baustoffe wäre eine Möglichkeit, den ökologischen Fußabdruck des Bausektors zu reduzieren. Alternative Baustoffe (zum Beispiel gebrannter Ziegel oder Ton) sind oftmals etwas besser in ihrer Ökobilanz, können jedoch nur partiell beim Bau von Gebäuden den Beton ersetzen. Insbesondere bei Fundamenten oder beim Brückenbau ist ein Ersatz nur schwer möglich. Holz hat eine deutlich bessere Klimabilanz, zumindest, wenn es nachhaltig eingesetzt wird. Doch bereits jetzt ist die Nachfrage nach Holz immens und immer mehr Wald geht verloren. Grund hierfür ist natürlich nicht nur die Nachfrage nach Holz. Allein die schiere Masse an nachgefragten Baustoffen könnte, selbst wenn Holz anderweitig nicht benötigt würde, wohl kaum als regenerativer Rohstoff Beton substituieren.

Ein aus meiner Sicht interessanter und vielversprechender Ansatz ist der Einsatz von Betonfertigteilen, die eine bessere Lastausnutzung und durch die werksfertige Produktion weniger Materialausschuss generieren. Bei richtiger Planung des Gebäudes und des Abbruchs könnten diese beim Abriss des Gebäudes wieder zurückgewonnen werden und im Neubau als eigenes Bauteil vollständig wiederverwendet werden.

Auch die Substitution von Stahl als Bewehrung durch vorgespannte Carbon-/Kohlestofffasern oder auch Holz-Beton-Verbunddecken ermöglichen es, die Menge an eingesetzten Beton deutlich zu reduzieren. Anders als bei Beton mit Stahlbewehrung wird es jedoch bei kohlestofffaserverstärktem Beton extrem schwierig, die beiden Stoffe bei einem Gebäudeabriss wieder zu trennen. Zudem wird hochfester Zement benötigt, der von seiner CO2-Bilanz her sehr nachteilig ist.

Insgesamt kann die Baustoffmenge deutlich reduziert werden, wenn bei der Konstruktion denn ein höherer Wert auf geringeren Materialverbrauch gelegt würde.

Reduzieren

Im Bereich Reduktion gibt es sehr viele Möglichkeiten. Neben der Einsparung von Beton selbst können natürlich auch die CO2-Emissionen und der Ressourcenverbrauch im Produktionsprozess selbst reduziert werden.

Um Zement herzustellen, wird zerkleinerter Kalkstein und Ton in einem Drehrohrofen bei Temperaturen um die 1.450 °C gebrannt. Es entsteht Zementklinker. Verhältnismäßig leicht lassen sich ca. 1/3 der im Prozess emittierten CO2-Emissionen vermeiden, wenn fossile Brennstoffe durch erneuerbare ersetzt werden. Die restlichen 2/3 der Emissionen entstehen größtenteils bei der Stoffumwandlung des Kalksteins, der sogenannten Entsäuerung, einfach aus der chemischen Reaktion. Diese prozessbedingten Emissionen können nicht reduziert, nur maximal abgeschieden werden.

Noch eher in den Kinderschuhen ist die Nutzbarmachung von Erzsanden aus dem Bergbau als Bausand. Interessant und vielversprechend ist diese Technik besonders aufgrund des hohen globalen Aufkommens (30 bis 60 Mrd t pro Jahr) dieser Bergbauabfälle. Des Weiteren sind Bergbauabfälle sicher zu lagern. Es muss also Geld für die Lagerung ausgegeben werden. Wird der Sand jedoch auf eine für die Bauindustrie nutzbare Qualität aufgewertet, kann dieser als Baustoff verkauft werden. Auch wenn die Aufbereitung des Sandes ein eher kleiner Aufwand ist, ist dieser immer noch zu groß, um mit dem Raubbau der Primärquellen konkurrieren zu können.

Wird bereits verbauter Beton recycelt, so lässt sich daraus leider nicht wieder neuer Beton herstellen; es kann lediglich ein Teil des zur Betonherstellung eingesetzten Kieses ersetzt werden. Der energie- und CO2-intensive Zement muss weiterhin aus Primärquellen gewonnen werden.

Kompensieren

Prinzipiell sollte über Kompensationsverfahren und -prozesse erst nachgedacht werden, wenn die angesprochenen Punkte in "Vermeiden" und "Reduzieren" ausgeschöpft wurden. So weit wie der Klimawandel jedoch bereits fortgeschritten ist und so lange es dauert, neue Techniken zur Vermeidung und Reduktion zu implementieren, ist jede bereits verfügbare Technik zu nutzen, die CO2-Emissionen irgendwie einzudämmt.

Carbon Capture & Storage (CCS) – Abscheidung und Speicherung von CO2 – sowie Carbon Capture & Utilization -  Abscheidung und Nutzung von CO2 - stellen Möglichkeiten zur Kompensation von CO2-Emissionen dar.

Sowohl bei CCS als auch bei CCU wird das entstehende CO2 abgeschieden. Beim CCS wird dieses dann stark verdichtet und in geeigneten Lagerstätten (z.B. alte Erdöl-Erdgaslagerstätten oder geeignete geologische Formationen) eingelagert. Problematisch ist, dass dieser Prozess selbst wieder nicht zu vernachlässigende Mengen an Energie verschlingt. Hinzu kommt, dass über Jahrhunderte und Tausende sichergestellt werden müsste, dass das dort gelagerte CO2 nie in die Atmosphäre gelangen wird. Anders ist es beim CCU. Hier wird das abgeschiedene CO2 als Rohstoff für die chemische Industrie genutzt oder zur Herstellung von regenerativen Kraftstoffen verwendet. Bei letzterem würde das CO2 dann einfach erst zu einem späteren Zeitpunkt freigesetzt, hätte aber zumindest noch einen weiteren Zweck erfüllt.

Hemmnisse und Fazit

Zusammenaddiert lassen sich bei Umsetzung aller eben genannten Maßnahmen in den drei Grundprinzipien des nachhaltigen Handelns beträchtliche Mengen an CO2-Emissionen und Rohstoffverbrauch von Beton reduzieren. In diesem Artikel wurde nur ein kleiner Abriss aller Möglichkeiten zur Verbesserung der Nachhaltigkeit von Beton oder Verringerung dessen Verbrauchs dargestellt. Mit den hier genannten Möglichkeiten zeigt sich aber bereits, dass es leider nicht die eine Maßnahme gibt, die alle Probleme löst, sondern es einer Kombination aus allen Maßnahmen und Lösungsansätzen bedarf. Damit es auch dazu kommt, müssen entsprechende Rahmenbedingungen auf politischer Ebene geschaffen werden und auch ein Umdenken zum und beim Bau von Gebäuden stattfinden. Die derzeitigen Bauvolumina sind mit bestehender und auch möglicher Technik alleine schon aufgrund des Rohstoffverbrauchs nicht nachhaltig tragbar.

Wie so oft fehlt hier leider auch der treibende Faktor für die Bauindustrie. Die Umweltzerstörung, die mit dem Abbau der Rohstoffe und der Emission von CO2 einhergeht, ist nicht eingepreist. Aber es gibt doch das CO2-Emissionshandelsystem, wird da manch einer anmerken. Die derzeitigen Preise sind hier jedoch so niedrig, dass sie keine Lenkungswirkung haben und die reell verursachten Kosten nicht ansatzweise ausgleichen. Doch die Perversion zeigt sich noch deutlicher. Viele Industriekonzerne, darunter auch die Zementindustrie, bekommen CO2-Zertifkate geschenkt und erhalten insgesamt mehr Zertifikate, als sie benötigen.

Es verwundert deswegen nicht, dass die pro Tonne Zement emittierten Tonnen CO2 in Deutschland zwischen 2005 und 2018 in etwa konstant geblieben sind und die eingesetzten Forschungsgelder zur Verbesserung von Nachhaltigkeit minimal sind.

Fazit ist: Beton als Baustoff wird uns noch lange erhalten bleiben und das ist auch in Ordnung. Es bedarf aber drastischer und sofortiger Maßnahmen und Handlungen, um die Umweltzerstörungen so weit und so schnell wie möglich einzudämmen!


Quellen:

Baden-Württemberg - Ministerium für Umwelt, Naturschutz und Verkehr: RC-Beton im Baubereich - Informationen für Bauherren, Planer und Unternehmen, 2011

Bundesanstalt für Geowissen-schaften und Rohstoffe (BGR): BGR untersucht Sand aus der Sahara und von der Arabischen Halbinsel: Zu fein – Wüstensand kein hochwertiger Baurohstoff, 06.08.2019

Holcim: Perspektiven: Das Kundemagazin von Holcim Deutschland 01/2020

International Energy Agency (IEA): Technology Roadmap – Low-Carbon Transistion in the Cement Industry, 2018

International Energy Agency (IEA): Cement Tracking report – November 2021

SWR Klimazentrale: Beton – Ist Bauen schlecht fürs Klima? 31.07.2020

SWR Klimazentrale: Sand – Ein knappes Gut mit enormen Problemen? 22.07.2022

Umweltbundesamt: Dekarbonisierung der Zementindustrie Stand 10.02.2020

UN Environment Report (UNEP): Sand and Sustainability: Finding new solutins for environmental governance of global sand resources, 2019

United Stated Geological Survey (USGS): Cement Statistics and Information, Daten vom 03.04.2020

Verein Deutscher Zementwerke e.V. (vdz): Umweltdaten der deutschen Zementindustrie 2018

World Wide Fund For Nature (WWF): Klimaschutz in der Beton- und Zementindustrie – Hintergrund und Handlungsoptionen, 2019

ZDFheute: Extragewinne statt Klimaschutz – Industrie profitiert von Emissionshandel, 05.10.2021

 

 

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