Nachhaltiger Zement: Neue Methode könnte CO₂-Emissionen drastisch reduzieren

Zementindustrie steht vor großer Herausforderung

Die Herstellung von Zement ist eine der größten industriellen CO₂-Quellen weltweit. Allein dieser Sektor verursacht etwa acht Prozent der globalen Treibhausgasemissionen. Bisherige Ansätze zur Reduzierung konzentrierten sich auf die Steigerung der Energieeffizienz oder den Einsatz erneuerbarer Energien. Doch ein zentrales Problem blieb ungelöst: Die chemische Umwandlung von Kalkstein in Kalk setzt unvermeidbar CO₂ frei.

Diese sogenannten „direkten Prozessemissionen“ sind sogar größer als die Emissionen, die durch das Verbrennen von Brennstoffen zur Beheizung der Öfen entstehen. Eine aktuelle Studie im Fachmagazin Communications Sustainability präsentiert nun einen vielversprechenden Lösungsansatz: die Verwendung alternativer Gesteinsarten statt Kalkstein.

Portlandzement – ein Relikt aus dem 19. Jahrhundert

Der heute dominierende Portlandzement wurde im 19. Jahrhundert entwickelt. Seine Herstellung basiert auf einem einfachen Prinzip: Kalkstein (chemisch Calciumcarbonat) wird erhitzt, oft zusammen mit Ton oder anderen Zusätzen wie Kohleasche. Dabei entsteht zwar der gewünschte Kalk (Calciumoxid), doch gleichzeitig wird CO₂ freigesetzt – ein unvermeidbarer Nebeneffekt der chemischen Reaktion.

„Die Grundannahme, dass Kalkstein die einzige Option ist, wird nun infrage gestellt“, erklärt ein Forscherteam in der Studie. Stattdessen könnten Gesteine wie Basalt oder andere magnesiumreiche Mineralien verwendet werden, die bei der Verarbeitung deutlich weniger CO₂ freisetzen oder sogar CO₂ binden.

Wie funktioniert die alternative Methode?

Die Wissenschaftler schlagen vor, den Kalkstein durch magnesium- oder siliziumreiche Gesteine zu ersetzen. Diese reagieren unter Hitze anders als Kalkstein und setzen entweder gar kein CO₂ frei oder binden es sogar während des Prozesses. Ein weiterer Vorteil: Die entstehenden Materialien könnten ähnliche oder sogar bessere mechanische Eigenschaften als herkömmlicher Zement aufweisen.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass wir durch die Wahl des richtigen Gesteins die direkten Emissionen der Zementherstellung vollständig eliminieren können. Das wäre ein Meilenstein für die Klimaneutralität der Branche.“

Praktische Umsetzung noch in weiter Ferne

Trotz des vielversprechenden Ansatzes gibt es noch erhebliche Hürden. Die Umstellung der gesamten Zementindustrie auf neue Rohstoffe erfordert massive Investitionen in Forschung, Infrastruktur und neue Produktionsanlagen. Zudem müssen die neuen Zementarten in der Praxis ihre Haltbarkeit und Belastbarkeit unter Beweis stellen.

Experten betonen jedoch, dass die Suche nach Alternativen dringend notwendig ist. „Ohne radikale Veränderungen in der Zementproduktion werden wir unsere Klimaziele nicht erreichen“, warnt ein Klimaforscher. Die Studie könnte den Anstoß für eine neue Ära der nachhaltigen Baumaterialien geben.