Wissenschaftler entdecken geniale Methode, wie Zement in Zukunft umweltfreundlich werden könnte

Kein Bauwerk ohne Beton, kein Beton ohne Zement: Diese Rohstoffe bilden wortwörtlich das Fundament unserer modernen Gesellschaft. Jedoch ist die Herstellung ziemlich klimaschädlich. (Symbolbild, Quelle: Vera über Adobe Stock)

Wer von euch schon einmal in den Genuss von Wirtschaftssimulationen wie im Spiel Anno 1800 gekommen ist, der weiß: Die maximale Optimierung bei der Herstellung von Rohstoffe und anfallenden Nebenprodukten kann richtig wertvoll sein.

Wissenschaftler der Cambridge University setzen dieses Prinzip gerade in der Realität um. Ziemlich genial: Sie recyceln alten Beton und Stahl, um im Prozess aus einem Nebenprodukt emissionsfreien Zement zu gewinnen. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in einer Studie vom 22. Mai 2024 im Nature-Magazin.

Warum wir darüber berichten: Laut den Cambridge-Forschern verbraucht jeder Mensch pro Jahr eine halbe Tonne Zement. Dieser ist ein wichtiger Bestandteil von Beton, Mörtel oder Estrich, also ein Grundbaustoff unserer modernen Gesellschaft.

• Das Problem laut WWF: Durchschnittliches Treibhausgaspotential von 587 kg CO2-Äquivalent pro Tonne Zement.
• In Zahlen: Beton mit Bestandteil Zement ist die am zweithäufigsten verwendete Substanz der Erde.
• Beton ist für 7,5 Prozent des weltweiten CO2-Ausstoßes verantwortlich.
• Die Baubranche stellt uns deshalb vor eine Herausforderung in Sachen Klimaziele.
• Eine optimierte Herstellung wäre also ein wichtiger Schritt zum Klimaschutz.

Video: Wer möchte, kann sich zusätzlich dieses fünfminütige Video ansehen. Dort zeigen die Forscher spannende Bilder des Herstellungsprozesses von Zement. Wir erklären euch im Anschluss, warum die Arbeit der Forscher eine kleine Revolution bedeuten könnte:

Link zum YouTube-Inhalt

Im Detail: Um euch nicht mit den trockenen Prozessen der Zementherstellung zu langweilen, stellen wir den genialen Recycling-Prozess der Wissenschaftler stark vereinfacht dar. Wer trotzdem tiefer tauchen möchte, kann sich gerne in die entsprechende Studie der Cambridge-Wissenschaftler lesen.

Der Prozess der Forscher: Am Anfang steht ein abgerissenes Betongebäude. Der Bauschutt wird recycelt. Das bedeutet, dass der Beton fein gemahlen und zerkleinert wird, bis eine Art Zementpaste entsteht.

Diese Paste benutzt man anschließend beim Recycling von Stahl. Wenn Stahl- oder Metallschrott eingeschmolzen wird, braucht es ein Flussmittel. Laut dem Magazin New Atlas wird dabei häufig Kalk eingesetzt.

Dieses Flussmittel reinigt den Stahl und bildet am Ende eine Art Schutzschicht auf der Oberfläche. Das ist nötig, damit der neue Stahl keinem Sauerstoff ausgesetzt wird.

Der Trick: Die Wissenschaftler ersetzten das herkömmliche Flussmittel mit der Zementpaste. Heraus kommt ein Produkt, was Schlacke genannt wird.

Diese Schlacke wird dann geerntet und schnell kalter Luft ausgesetzt. Als finales Material erhalten die Forscher jetzt sogenanntem Portlandzement.

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Aktueller Stand der Forschung und offene Fragen

Im Video sprechen die Forscher von einem ersten praktischen Testfenster bis Ende diesen Monats. In einem Pilotprojekt möchten die Forscher im industriellen Maßstab ausprobieren, inwiefern sich ihre Theorie praxisnah umsetzen und skalieren lässt.

In Zahlen: Die Wissenschaftler nehmen an, dass sie innerhalb von 2 Stunden bis zu 60 Tonnen des Materials in einem Test-Ofen herstellen können.

Sollte dieser Test erfolgreich verlaufen und eine Skalierung ermöglichen, wäre dies eine kleine Revolution in der Materialforschung.

Und: Laut Video könnte man innerhalb von 10 Jahren ein Drittel des Zementbedarfs des Vereinigten Königreichs decken und das Prinzip entsprechend global exportieren.

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Ist dieser Zement so gut wie normaler Zement?

Laut den Cambridge-Forschern soll der Zement die gleiche chemische Zusammensetzung aufweisen wie regulär hergestellter Zement und deshalb ebenso haltbar sein.

Allerdings wird nicht ganz klar, ob diese Erkenntnis auch aus Langzeittests gezogen wurde oder der reinen Annahme des Vergleichs der chemischen Zusammensetzung stammt.

Wirklich emissionsfrei?

Etwas verwirrend, aber grundsätzlich genial: Alten Betonschutt zu recyceln, um damit Stahl zu recyceln und in diesem Prozess wiederum recycelten Zement herstellen zu können. Beim zweiten Schritt gibt es aber einen kleinen Haken.

Wirklich emissionsfrei ist der ganze Prozess laut den Forschern erst, wenn zum Beispiel die Schmelzöfen des Stahlwerks ausschließlich mit erneuerbaren Energien (EE) betrieben werden. Diese Öfen benötigen nämlich große Mengen Strom.

Ob die EE-Industrie mit dieser Entwicklung mithalten kann, wird die Zukunft zeigen.

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Die Industrie sucht seit über 20 Jahren erfolglos eine wirkliche Zementalternative. Was haltet ihr von dieser Idee des Recyclings? Kann so etwas Erfolg haben und in der Zukunft einen Großteil unseres Zementbedarfs decken? Schreibt eure Meinung dazu gerne in die Kommentare und tauscht euch aus.