Hannover – Beton ist weltweit der meistverwendete Baustoff und kann auch in einer nachhaltigen Bauwirtschaft eine zentrale Rolle spielen, wie zwei aktuelle Studien zeigen. Potenziale zur Senkung der CO2-Emissionen liegen nicht nur in der Betonherstellung, sondern auch in optimierten Bauweisen..
In Deutschland werden durch die Errichtung und Nutzung von Hochbauten jedes Jahr Treibhausgase verursacht, die 398 Millionen Tonnen CO2 entsprechen. Nach Angaben des Hauptverbands der Deutschen Bauindustrie e. V. (HDB) sind das 40 Prozent aller im Bundesgebiet emittierten Treibhausgase.
Rund 296 Millionen Tonnen dieser CO2-Emissionen entfallen auf die Nutzung und den Betrieb von Gebäuden (76 Prozent), aber immerhin 38 Millionen Tonnen entstehen in der Baustoffproduktion(9,6 Prozent). Somit entfallen auf diesen Sektor 3,84 Prozent der gesamten CO2-Emission in Deutschland. Es liegt daher auf der Hand, dass eine klimafreundlichere Baustoffproduktion zur Begrenzung des Klimawandels wirksam beitragen kann. Die Möglichkeiten zur klimaoptimierten Verwendung von Beton haben vor Kurzem zwei wissenschaftliche Studien dargestellt.
Die Studie "Nachhaltiger und effizienter Betonbau" wurde von der Stiftung Bauindustrie Niedersachsen-Bremen (SBNB) in Auftrag gegeben. Die Autoren sind Prof. Michael Haist und Dr. Tobias Schack (beide Leibniz-Universität Hannover). Die Studie liefert nach Angaben der Stiftung praxisnahe Empfehlungen, wie der Betonbau maßgeblich zum Erreichen der Klimaziele beitragen kann.
Eine weitere Studie mit dem Titel "Nachhaltige Baustoffwende" ist im Auftrag des Baustoffherstellers Holcim entstanden. Sie wurde von dem Beratungsunternehmen Butterfly Effect Consulting und der Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie GmbH erarbeitet. Die Untersuchung zeigt Möglichkeiten auf, wie sich Baustoffe ressourcenschonender herstellen und einsetzen lassen.
Potenziale nutzen
In beiden Studien wird das Potenzial für CO2-Einsparungen im Betonbau als hoch eingeschätzt: In der Holcim-Studie wird auf Angaben des Vereins Deutscher Zementwerke e. V. verwiesen, nach denen durch geeignete Betonzusatzmittel und optimierte Korngrößenverteilungen zukünftig Einsparpotentiale von etwa 30 Prozent CO2 pro Kubikmeter Beton denkbar sind. Laut der SBNB-Studie von Haist und Schack lassen sich die Emissionen in der deutschen Betonproduktion gegenüber dem Referenzjahr 2020 um 30 bis 50 Prozent verringern.
Die SBNB-Autoren referieren zunächst die Zusammensetzung des Baustoffs Beton, ehe Überlegungen zur Optimierung seiner Bestandteile angestellt werden. Haist und Schack rufen in Erinnerung, dass Beton aus Gesteinskornpartikeln (70 Prozent des Volumens) sowie Wasser und Zement besteht. Letztere zwei Bestandteile reagieren chemisch miteinander (Hydratation), erhärten daraufhin und wirken als ,Klebstoff' zwischen den Partikeln. Die Autoren weisen darauf hin, dass industrielle Abfall- und Nebenprodukte wie Flugasche oder Hüttensand als Ersatzstoffe für Portlandzementklinker verwendet werden, um möglichst emissionsarme Betone zu produzieren. Diese Zusatzstoffe sind nach eigenen Angaben zwar längst etabliert, werden allerdings zukünftig wegen des Kohleausstiegs und der Transformation der Stahlindustrie nur noch begrenzt verfügbar sein.
In der SBNB-Studie werden daher als mögliches Ersatzprodukt für Flugasche und Hüttensand calcinierte Tone vorgestellt, deren chemische Reaktivität durch einen intensiven Mahlvorgang herbeigeführt werden kann. Ferner kommt als Zusatzstoff auch Kalksteinmehl in Betracht, das allerdings keine chemische Reaktivität aufweist und sich daher nur in Verbindung mit dem CO2-intensiven Portlandzement einsetzen lässt.
Ganz ohne Portlandzementklinker kommen Geopolymere aus. Hierbei handelt es sich um Bindemittel, die durch alternative Stoffe wie zum Beispiel Wasserglas "aktiviert" werden, wobei wiederum die Herstellung der Aktivatoren mit größeren CO2-Emissionen verbunden ist.
Schließlich diskutieren die Wissenschaftler die Nachhaltigkeitspotentiale rezyklierter Gesteinskörnung, deren Verwendung nach eigenen Angaben sehr wohl zur Ressourcenschonung, aber kaum zur Vermeidung von CO2-Emissionen beitragen kann – nicht zuletzt aufgrund der Lkw-Transporte von der Aufbereitungsanlage zur Baustelle, sofern die Fahrzeuge dieselbetrieben sind.
Nach Darstellung von Haist und Schack ist das Potenzial der beschriebenen Maßnahmen stark von den Anforderungen abhängig, die an den Beton gestellt werden. Grundsätzlich könnten ökologisch optimierte Betone für den Hochbau geeignet sein, auch wenn die Autoren einräumen, dass "die CO2-Reduktionspotenziale mit zunehmenden Druckfestigkeitsanforderungen abnehmen". Hier besteht nach Meinung der Autoren noch weiterer Forschungsbedarf.
Andererseits stellen Haist und Schack aber fest, dass durch die Nutzung klinkereffizienter Zemente bereits heute Betone mit einer Emissionsreduzierung von bis zu 40 Prozent gegenüber dem Referenzzustand aus dem Jahr 2020 entworfen und angewendet werden könnten – unter Berücksichtigung gültiger normativer Regelungen. Durch verschiedene tragwerksplanerische Optimierungen, die die Autoren vorstellen, sollen ferner signifikante CO2-Einsparungen von bis zu 55 Prozent gegenüber dem Referenzzustand möglich sein. Die technischen Möglichkeiten zum Klimaschutz im Betonbau sind also gegeben. Entsprechend wenden sich Haist und Schack in ihren abschließenden "Handlungsempfehlungen" nicht nur an Bauschaffende, die "Klimaschutzlösungen sicher anbieten" sollen, sondern auch an die Bauherren, die aufgefordert werden, Klimaschutz "aktiv [zu] bestellen". Die Autoren empfehlen die Wahl einer Treihausgasminderungsklasse gemäß der THG-Richtline des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton e. V. (DAfStb). Die Richtlinie müsse vertraglich vereinbart werden.
In Bezug auf die behördliche Seite wird problematisiert, dass das Bauordnungsrecht länderspezifisch, Klimaschutz aber auf Bundesebene geregelt sei. Effektiver Klimaschutz sei aber nur dann möglich, wenn Fragen der Bauwerkssicherheit und des Klimaschutzes zusammengedacht und zusammengeführt würden.
Vielversprechende Ansätze
In der Holcim-Studie wird neben dem Einsatz geeigneter Betonzusatzmittel auch der vermehrte Einsatz vorproduzierter Fertigteile empfohlen. Diese seien in der Regel ressourceneffizienter herstellbar als bei der Verarbeitung von Ortbeton auf der Baustelle. Außerdem soll die Verwendung von Betonfertigteilen mit weniger Produktionsabfall verbunden sein und die spätere Wiederverwendbarkeit des Materials verbessern.
Einen weiteren vielversprechenden Ansatz sieht das von Holcim beauftragte Forschungsteam um Dr. Monika Dittrich (Wuppertal Institut) in der Leichtbetonbauweise mit Textil- oder Carbonbeton, bei der die Bewehrungen deutlich weniger Betonabdeckung benötigen. Da die Bewehrungen zudem korrosionsbeständig sind, haben diese Bauteile nach eigenen Angaben eine längere Lebensdauer.
Die Autoren verweisen auf das SCI4climate.NRW-Szenario, ein vom Bundesland Nordrhein-Westfalen betriebenes Forschungsprojekt, um das Potenzial der verschiedenen Innovationen aufzuzeigen. Danach kann der durchschnittliche Klinkeranteil bis 2045 nur noch geringfügig vermindert werden. Die Einsparpotenziale für Zement im Hochbau werden bis 2045 mit 14 Prozent angegeben. Optimierungen im Baubereich, etwa in der Planung, sollen die Betonnachfrage im Hochbau bis 2045 um 18 Prozent abfallen lassen. Die Autoren sind sich sicher, dass "die Transformation des Bausektors Klima-, Umwelt- und Ressourcenschutz in Deutschland deutlich nach vorne bringen kann", eine konkrete Angabe zu CO2-Einsparmöglichkeiten wird jedoch nicht vorgenommen.
Die von Holcim beauftragten Forscher werden in ihrer Untersuchung bezüglich der Politik konkreter, indem sie acht "Handlungsfelder" beschreiben. Der weitere Erfolg der "Baustoffwende" wird hier vornehmlich als eine Frage staatlicher Steuerung verhandelt: Das Vergaberecht soll überarbeitet, Förderinstrumente für die Entwicklung nachhaltiger Baustoffe geschaffen, Rezyklat-Mindestquoten für öffentliche Aufträge eingeführt werden. Für Planung, Ausschreibung und Genehmigung öffentlicher Bauprojekte sollen ferner Lebenszyklusanalysen verpflichtend werden. Außerdem fordert das Forschungsteam den Aufbau einer nationalen beziehungsweise europäischen Plattform für Baustoffdaten und Materialpässe, den Ausbau von Qualifizierungsmaßnahmen für Planer, Architekten und Vergabestellen sowie die Entwicklung einer nationalen Urban Mining-Strategie.
Die von der SBNB in Auftrag gegebene Studie zeigt, dass der Betonbau ein erhebliches Potenzial zur CO2-Reduktion birgt – durch technische Innovationen, effizientere Bauweisen und die Wiederverwendung von Rohstoffen. Die Holcim-Studie macht hierzu keine klaren Angaben. Einig sind sich die Forschungsteams darin, dass es einer konzertierten Anstrengung von Bauherren, Planern und der Politik bedarf, um die beschriebenen Potenziale voll auszuschöpfen. Die "Baustoffwende" hat gerade erst begonnen.
