Wie weit China beim Ausbau bereits ist, zeigen aktuelle Branchendaten. Der neue Lagebericht („Blue Book“) der China Nuclear Energy Association, über den unter anderem die South China Morning Post und die Global Times berichten, beziffert die installierte Atomkraftleistung des Landes auf rund 125 Millionen Kilowatt. Das „Blue Book“ ist ein umfassender Entwicklungs- und Branchenbericht. China liegt damit weltweit vorn.

Atomkraft wächst in China schneller als irgendwo sonst

Aktuell betreibt China rund 60 kommerzielle Reaktoren. 36 weitere Anlagen befinden sich im Bau. Damit liegt das Land beim Neubau weltweit mit großem Abstand vorn. Nach Angaben des Branchenberichts verfügt China inzwischen sogar über die technischen und industriellen Kapazitäten, bis zu 50 Kernkraftwerksblöcke gleichzeitig zu bauen. 16 zusätzliche Blöcke sind bereits genehmigt, der Bau hat aber noch nicht begonnen.

Wörtlich heißt es im Bericht, Chinas technologische Fähigkeiten hätten sich vom Nachbau und der Übernahme ausländischer Technik zum „Gleichziehen“ entwickelt. In einigen Bereichen liege das Land inzwischen sogar „vorn“.

Parallele Baustellen verkürzen Bauzeiten deutlich

Statt einzelne Projekte nacheinander umzusetzen, laufen viele Vorhaben gleichzeitig. Das beschleunigt Abläufe und reduziert Verzögerungen.

• Planung, Bau und Tests greifen stärker ineinander
• Teams arbeiten parallel an verschiedenen Standorten
• Erfahrungen aus laufenden Projekten fließen direkt in neue Anlagen ein

Das sorgt dafür, dass neue Reaktoren schneller ans Netz gehen. Andere Länder setzen oft auf einzelne Großprojekte. Diese dauern meist deutlich länger.

Energiebedarf steigt – Atomkraft soll Versorgung sichern

China benötigt enorme Mengen Strom. Industrie, Städte und digitale Infrastruktur wachsen weiter. Zudem will das Land seine Energieversorgung breiter aufstellen und die CO₂-Emissionen senken. Atomkraft liefert konstant Strom und ergänzt damit erneuerbare Quellen.

Die Strategie hat mehrere Ziele:

• weniger CO₂-Ausstoß
• stabilere Stromversorgung
• geringere Abhängigkeit von Energieimporten

Wenn Lieferketten ins Wanken geraten oder Energiepreise schwanken, kann sich diese Strategie besonders auszahlen. Nach aktuellen Planungen liegt die installierte Leistung bereits bei rund 125 Gigawatt. Bis 2040 könnten daraus laut Bericht rund 200 Gigawatt werden. Damit würde China seine Rolle als einer der größten Atomstromproduzenten der Welt weiter ausbauen.

Technologischer Fortschritt verändert den Wettbewerb

China hat in der Atomtechnik in kurzer Zeit stark aufgeholt und gehört in einigen Bereichen inzwischen zur Spitze. Das Land baut nicht mehr nur nach, sondern entwickelt eigene Technologien. Das betrifft Bauweise, Sicherheitssysteme und die Organisation großer Projekte.

Die wichtigsten Großbauteile für Atomkraftwerke produziert China inzwischen komplett selbst. Chinesische Hersteller können pro Jahr mehr als zehn vollständige Komponentensätze fertigen. 2025 wurden davon 148 ausgeliefert – fast doppelt so viele wie 2023.

Hualong One macht Chinas Atomtechnik zum Exportmodell

Besonders hervorgehoben wird im „Blue Book“ der Reaktortyp Hualong One. Nach Angaben des Berichts sind inzwischen mehr als 40 Blöcke dieses chinesischen Modells im In- und Ausland in Betrieb oder im Bau. Das gilt als Hinweis darauf, dass China nicht nur schneller baut, sondern auch eigene Technik in großem Maßstab kommerzialisiert.

China gehört zudem inzwischen zu den wenigen Ländern mit einem weitgehend vollständigen Kernenergie-Industriesystem – von der Brennstoffverarbeitung bis zur Versorgung verschiedener Reaktortypen.

Die Entwicklung bleibt nicht auf China beschränkt. Energiepreise, Investitionen und Industriepolitik hängen eng mit der Stromversorgung zusammen. Wenn ein Land seine Kapazitäten in diesem Tempo ausbaut, wirkt sich das auch auf Märkte außerhalb der eigenen Grenzen aus.

Kurz zusammengefasst:

• China baut seine Atomkraft in einem Tempo aus, das derzeit kein anderes Land erreicht: Rund 60 Reaktoren laufen bereits, 36 sind im Bau, 16 weitere genehmigt, und laut Branchenbericht kann das Land sogar bis zu 50 Kernkraftwerksblöcke gleichzeitig umsetzen.
• Der Ausbau folgt dem industriellen Prinzip: viele Projekte parallel, immer mehr eigene Technik, vollständige Produktion zentraler Hauptkomponenten im Inland und mit Hualong One inzwischen auch ein chinesisches Reaktormodell, das in großem Maßstab im In- und Ausland eingesetzt wird.
• Für den Rest der Welt ist das wichtig, weil günstiger und verlässlicher Strom über Wettbewerbsfähigkeit, Investitionen und Klimastrategien mitentscheidet – und China mit seinem schnellen Ausbau genau auf diesen Vorteil zielt.

Übrigens: China nutzt Kernkraft längst nicht mehr nur für Strom, sondern ersetzt damit Kohle in Fabriken. Ein Großprojekt liefert konkrete Zahlen zur CO₂-Einsparung. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © 中国新闻社 via Wikimedia unter CC BY 3.0

Forschern des Worcester Polytechnic Institute (WPI) in den USA ist nun ein Durchbruch gelungen: Sie haben einen Baustoff entwickelt, der Kohlendioxid nicht ausstößt, sondern dauerhaft bindet – und so zu einem Teil der Lösung werden könnte.

Ein Baustoff, der CO₂ einfängt, statt es freizusetzen

Das Forschungsteam um den Bauingenieur Nima Rahbar entwickelte ein strukturbildendes Material namens Enzymatic Structural Material (ESM). Es basiert auf einem Kohlenstoffgerüst aus sogenanntem Hydrochar, das mit Calciumverbindungen und Wasser vermischt wird. Dabei entstehen an der Oberfläche winzige Kristalle aus Calciumcarbonat – also aus demselben Stoff, aus dem auch Muschelschalen oder Kalkstein bestehen.

Kohlendioxid aus der Umgebungsluft oder aus der Herstellung selbst wird chemisch gebunden und im Material fixiert. In wenigen Stunden verbindet sich die kristalline Struktur zu einem festen, wasserbeständigen Baustoff. So entsteht ein Material, das nicht nur ohne Zement auskommt, sondern während der Produktion CO₂ dauerhaft speichert – im Gegensatz zu herkömmlichem Beton, der große Mengen davon freisetzt.

Ein Kubikmeter des neu entwickelten Baustoffs kann laut WPI über sechs Kilogramm CO₂ speichern. Zum Vergleich: Die gleiche Menge herkömmlichen Betons verursacht etwa 330 Kilogramm CO₂.

Schneller, energiesparender, reparierbar

Während normaler Beton Tage oder Wochen braucht, um auszuhärten, ist das enzymatische Material in wenigen Stunden einsatzbereit. Zudem kommt es ohne die hohen Temperaturen aus, die bei der klassischen Zementherstellung nötig sind. Das macht den Baustoff besonders attraktiv für Länder mit hohem Energieverbrauch oder begrenzten Ressourcen.

Auch die Langlebigkeit spricht für das Material: Es lässt sich reparieren und wiederverwenden, wodurch weniger Abfall entsteht. Damit könnte es in Zukunft gelingen, die riesigen Betonmengen, die jedes Jahr auf Deponien landen, deutlich zu reduzieren.

Was den neuen CO₂-Beton einzigartig macht:

• Er kommt ohne Zement aus
  Statt Kalkstein bei hohen Temperaturen zu brennen, nutzt das Material andere Ausgangsstoffe – die Hauptquelle der Emissionen entfällt.
• Er wird selbst zum CO₂-Speicher
  Kohlendioxid wird chemisch gebunden und in feste Mineralien umgewandelt. Der Baustoff speichert das Klimagas dauerhaft, statt es auszustoßen.
• Er entsteht durch eine natürliche Reaktion
  Das Verfahren orientiert sich an biologischen Prozessen der Mineralbildung und funktioniert bei Raumtemperatur – ohne Energieverlust, ohne Zusatzstoffe.
• Er härtet schnell und bleibt reparierbar
  Innerhalb weniger Stunden erreicht der Baustoff seine Festigkeit. Beschädigte Elemente können ausgebessert und erneut verwendet werden.
• Er arbeitet CO₂-negativ – also klimapositiv im Ergebnis
  Im Gegensatz zu herkömmlichen „grünen“ Betonen, die Emissionen nur mindern, entzieht dieser der Atmosphäre aktiv Kohlendioxid.
• Er ist industriell umsetzbar
  Das Verfahren lässt sich skalieren und in bestehende Bauprozesse integrieren – ein realistischer Schritt in Richtung CO₂-negative Bauwirtschaft.

Neue Möglichkeiten für nachhaltiges Bauen

Das WPI-Team sieht großes Potenzial in der neuen Substanz. Sie lässt sich formen, gießen und anpassen – ähnlich wie herkömmlicher Beton. Damit könnte sie in Zukunft für Dachplatten, Wandmodule oder tragende Bauteile verwendet werden. Auch beim Bau von Notunterkünften oder bei der schnellen Wiederherstellung zerstörter Gebäude nach Naturkatastrophen wäre das Material hilfreich.

CO₂-Beton als Beitrag zu globalen Klimazielen

Nach Einschätzung des Worcester Polytechnic Institute passt die Entwicklung perfekt zu den internationalen Klimazielen. Viele Länder wollen ihre Bauwirtschaft bis 2050 klimaneutral machen. Doch solange Beton das dominierende Baumaterial bleibt, ist dieses Ziel kaum erreichbar.

Das neue Material könnte diesen Wandel beschleunigen. Es benötigt wenig Energie, nutzt biologische Ausgangsstoffe und kann mehrfach wiederverwertet werden. Damit ist es Teil einer größeren Idee: einer zirkulären Bauwirtschaft, bei der Materialien möglichst lange im Kreislauf bleiben.

Rahbar ist überzeugt: „Wenn selbst ein kleiner Teil der globalen Bauindustrie auf CO₂-negative Materialien umstellt, wäre der Effekt enorm.“

Andere Wege, Beton klimafreundlicher zu machen

Forscher weltweit arbeiten seit Jahren daran, die Klimabilanz von Beton zu verbessern. Dabei sind mehrere Ansätze besonders vielversprechend:

• CO₂-Einspeisung in die Mischung: Ein Team der Northwestern University in den USA nutzt eine karbonisierte Wasserlösung, die beim Aushärten bis zu 45 Prozent des Kohlendioxids dauerhaft bindet.
• Biobeton mit Cyanobakterien: Am Fraunhofer-Institut wurde ein „lebender“ Baustoff entwickelt, bei dem Mikroorganismen CO₂ durch Photosynthese in Kalk umwandeln. Das Gas wird dabei nicht freigesetzt, sondern dauerhaft im Material gespeichert.
• Graphen-Beton: Durch den Zusatz von Graphen lässt sich der Zementanteil um bis zu 50 Prozent senken. Das macht den Baustoff stabiler – und spart gleichzeitig erhebliche Mengen CO₂.
• CO₂-armer Fertigbeton: In Hamburg kam ein Spezialbeton zum Einsatz, der laut Hersteller bis zu 70 Prozent weniger Emissionen verursacht als herkömmlicher Beton und schneller verarbeitet werden kann.
• Kühlender Beton: Eine weitere Entwicklung nutzt reflektierende Oberflächen, um Gebäude um bis zu fünf Grad zu kühlen. Das senkt den Energiebedarf und reduziert indirekt den CO₂-Ausstoß.
• Zementersatzstoffe: Auch alternative Mischungen mit Reisschalenasche oder Hüttensand verringern den energieintensiven Klinkeranteil und verbessern so die Klimabilanz.

Warum der neue CO₂-Beton das Zeug zum Durchbruch hat

Was das WPI-Team von vielen früheren Experimenten unterscheidet, ist die Praxistauglichkeit. Die Herstellung gelingt unter milden Bedingungen und lässt sich skalieren. Das heißt: Der Baustoff kann in größeren Mengen produziert werden, ohne enorme Kosten zu verursachen.

Zudem ist das Prinzip nachvollziehbar – kein Labortrick, sondern eine biologische Reaktion, die Kohlendioxid in feste Stoffe umwandelt. Diese Idee, inspiriert von der Natur, könnte eine echte Wende für das Bauwesen bedeuten.

Rahbar fasst das Ziel seines Teams so zusammen: „Wir wollen Materialien entwickeln, die mit der Umwelt zusammenarbeiten, statt gegen sie.“

Kurz zusammengefasst:

• Forscher des Worcester Polytechnic Institute haben ein neuartiges Baumaterial entwickelt, das CO₂ bindet, anstatt es freizusetzen – ein Kubikmeter speichert über sechs Kilogramm Kohlendioxid.
• Das enzymbasierte Material härtet in wenigen Stunden aus, braucht keine hohen Temperaturen, ist reparierbar und recycelbar – dadurch sinken Energieverbrauch, Kosten und Abfall.
• Der neue CO₂-Beton könnte herkömmlichen Beton langfristig ersetzen und so einen wichtigen Beitrag zu einer klimaneutralen Bauwirtschaft leisten.

Übrigens: Beton könnte künftig mehr als nur tragen – Forscher des MIT entwickeln einen Baustoff, der Strom speichert und Häuser zu Batterien macht. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Pexels

Das Besondere: Für die Herstellung nutzt man Abfälle aus der Land- und Forstwirtschaft. Stroh, Holzspäne oder Hanfschäben dienen als Nährboden. Der Pilz durchdringt das Material, zersetzt es teilweise und „verklebt“ die Reste zu einem festen, biologisch abbaubaren Verbund.

Wie aus Reststoffen ein vielseitiger Rohstoff wird

Forscher im Potsdamer Science Park haben den Prozess perfektioniert. „Angesichts von Klimawandel und allmählich versiegenden fossilen Rohstoffquellen sind dringend biologisch abbaubare Materialien gefragt, die weniger energieintensiv produziert werden“, sagt Dr. Hannes Hinneburg vom Fraunhofer IAP.

Der Ablauf klingt einfach – und ist doch raffiniert:

• Wasser mit organischen Reststoffen wie Stroh oder Sägespänen vermischen.
• Feuchtigkeit und Partikelgröße anpassen, Keime durch Hitze abtöten.
• Pilzmyzel dazugeben und zwei bis drei Wochen wachsen lassen.

Das Myzel bildet ein stabiles, dreidimensionales Netz, das sich formen lässt. Eine Wärmebehandlung macht das Material dauerhaft haltbar. Licht braucht es für den gesamten Prozess nicht.

Pilzmyzel-Material lässt sich gezielt anpassen

Der große Vorteil: Pilzart, Nährboden, Temperatur und Luftfeuchtigkeit bestimmen, welche Eigenschaften das Material erhält. „Je nach Anwendung können sie strapazierfähig, dehnbar, reißfest, dicht, elastisch, weich und fluffig oder offenporig sein“, erklärt Hinneburg.

So entstehen zum Beispiel:

• Lederalternativen für Taschen, Portemonnaies und Möbelbezüge.
• Leichte Dämmplatten, die wärmeisolierend, feuchtigkeitsregulierend und brandbeständig sind.
• Formteile für Verpackungen, die Styropor ersetzen können.

Vom Labor in die Industrie

Der Weg in die Massenproduktion ist anspruchsvoll. In Europa gibt es bisher nur wenige Firmen, die Myzelmaterialien im großen Stil herstellen. Probleme bereiten der Zugang zu passenden Reststoffen und die gleichbleibende Qualität.

Um das zu ändern, haben die Forscher ein Rolle-zu-Rolle-Verfahren entwickelt. Dabei läuft das Material kontinuierlich durch eine Anlage, in der Temperatur und Feuchtigkeit exakt gesteuert werden. Das sorgt für gleichbleibende Eigenschaften und eine höhere Ausbeute – ein wichtiger Schritt, um industrielle Mengen zu produzieren.

„Dies ist entscheidend, um den wachsenden Bedarf der Industrie nach nachhaltigen Materialien zu decken und um langfristig unabhängiger von Erdöl zu werden“, sagt Hinneburg.

Potenzial für viele Branchen

Neben den Fraunhofer-Entwicklungen bestätigt auch eine andere Analyse, dass myzelbasierte Werkstoffe in vielen Bereichen konkurrenzfähig sind. Studien zeigen zum Beispiel:

• Wärmedämmung: Hält Wärme ähnlich gut zurück wie Mineralwolle oder Styropor – und hilft so beim Energiesparen
• Festigkeit: Kann je nach Mischung so weich wie Styropor oder so fest wie ein Ziegelstein sein
• Brandschutz: Brennt nicht schnell, sondern verkohlt – ohne giftige Rauchgase freizusetzen
• Kompostierbarkeit: Zerfällt im Kompost vollständig – meist innerhalb weniger Wochen oder Monate

Ein Rohstoff aus dem Boden – für die Zukunft

Pilzmyzel bietet eine Vielfalt an Eigenschaften, die sonst nur durch aufwendige chemische Verfahren entstehen – allein durch das Wachstum eines Pilzes.

Für Verbraucher kann das bedeuten: kompostierbare Verpackungen, Möbel mit Bezügen aus Pilzleder oder Häuser mit natürlicher Myzel-Dämmung.

„Die zahlreichen positiven Eigenschaften des Materials ermöglichen einen wichtigen Schritt in Richtung kreislauffähiges und klimapositives Bauen“, sagt Hinneburg über den unscheinbaren Waldbewohner.

Auch im Textilbereich wächst das Potenzial der Pilze

Nicht nur in Bau und Verpackung spielen Pilze ihre Stärken aus. Das polnische Start-up Myco Renew will mit einem speziell gezüchteten Pilzkonsortium Altkleider schnell und energiearm abbauen. „Wir bringen Pilzen bei, Kleidung zu essen“, sagt Mitgründer Tomasz Mierzwa laut euronews.

Weltweit landen jedes Jahr rund 92 Millionen Tonnen Textilien auf dem Müll. Myco Renew setzt nicht auf chemie- oder energieintensive Verfahren, sondern auf Fadenpilze, die Natur- und Synthetikstoffe in wenigen Wochen zersetzen. Die Reste lassen sich anschließend als Ökomaterial im Bauwesen oder in der Mode wiederverwenden.

Aktuell läuft die Technologie noch im Labormaßstab. Innerhalb eines Jahres will das Unternehmen eine halbautomatische Testanlage in Betrieb nehmen – mit dem Ziel, das Verfahren später in europäischen Städten einzusetzen.

Kurz zusammengefasst:

• Pilzmyzel kann organische Abfälle in stabile, biologisch abbaubare Materialien umwandeln, die Plastik, Leder oder Styropor ersetzen.
• Je nach Pilzart und Substrat lassen sich Eigenschaften wie Festigkeit, Elastizität oder Wärmedämmung gezielt einstellen.
• Neben Bau und Verpackung eignet sich die Technologie auch zum Recycling von Textilien, welche Pilze in wenigen Wochen zu nutzbaren Rohstoffen zersetzen.

Übrigens: Auch Bakterien können wahre Materialwunder schaffen – sie weben ultrafeine Fasern zu stabilen, biologisch abbaubaren Folien. Wie diese Hightech-Membranen Plastik ersetzen könnten – mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Fraunhofer IAP / Jadwiga Galties

Genau dieses Prinzip haben angehende Maurer in München ausprobiert – und zwar nicht allein. In einem Pilotprojekt arbeiten Mensch und Roboter zusammen, um eine Wand zu errichten, die auf die örtlichen Sonnenverhältnisse reagiert und so das Klima im Gebäude optimiert.

Digitale Planung und millimetergenaue Umsetzung

Damit so eine Wand funktioniert, muss jeder Ziegel exakt an seinem Platz sitzen – und in genau dem Winkel, den die Planung vorgibt. Die Berechnungen übernimmt ein digitaler „Design-Konfigurator“. Er ermittelt anhand der Sonnen- und Schattenlage den idealen Neigungswinkel für jeden einzelnen Stein.
An sonnigen Stellen werden Ziegel leicht nach außen geneigt, damit sie mehr Schatten werfen und die Hitzeaufnahme senken. In schattigen Bereichen dagegen drehen sie sich so, dass sie möglichst viel Licht und Wärme einfangen. Das hilft im Winter beim Heizen.

„Sie drehen sich mit unterschiedlichen Winkel aus der Wand“, beschreibt Architektin Julia Fleckenstein von der TU München die besondere Optik.

Damit diese präzise Anordnung gelingt, kommt ein mobiler Roboter zum Einsatz. Er kennt den Bauplan dank eines digitalen Zwillings bis ins Detail. Er kann sich auf Schienen entlang der Wand bewegen, um die gewünschte Position zu erreichen – und sein Greifarm setzt jeden Stein millimetergenau an die vorgesehene Stelle.

Mensch und Roboter mauern Wand im Praxistest

In einem Workshop bei der Bauinnung München-Ebersberg testeten Lehrlinge das Konzept in der Praxis. Das Ergebnis: eine rund vier Meter breite und 2,50 Meter hohe Mauer mit 1.700 Ziegeln, davon mehr als 200 in unterschiedlichen Winkeln. Die Mauer ist außerdem rund 55 cm strak – etwa 20–25 cm mehr als üblich.

„Der Roboter bringt Präzision, wo Menschen an ihre Grenzen stoßen“, sagt Ausbilder Markus Bruckner. Er sieht die Technik nicht als Ersatz, sondern als wertvolle Ergänzung zum Handwerk. Auch Maurerlehrling Dragan Stanojevic war anfangs skeptisch: „Das war zu Beginn sehr gewöhnungsbedürftig, wenn plötzlich ein Roboterarm mitarbeitet. Inzwischen kann ich mir das sehr gut vorstellen.“

Nachhaltiger Bau mit nur einem Material

Das Projekt „Climate Active Envelopes“, gefördert von der Bayerischen Transformations- und Forschungsstiftung, verfolgt ein Ziel: Wände möglichst einfach, nachhaltig und recyclingfreundlich zu bauen. Statt komplexer Materialschichten wird nur ein Baustoff verwendet – in diesem Fall Ziegel.

„Ziegel erlauben eine einfache und nachhaltige Bauweise – und mit monomateriellen Konstruktionen denken wir auch an einen leichteren Rückbau und die Wiederverwendbarkeit“, sagt Bruckner. Außen kommen wetterfeste Klinker oder imprägnierte Ziegel zum Einsatz, innen Dämmziegel.

Vorteile der monomateriellen Bauweise:

• einfacherer Rückbau und Wiederverwendung der Materialien
• weniger Baustoffarten nötig, daher kürzere Bauzeiten
• gleichmäßige Materialeigenschaften für besseren Wärmeschutz

Hightech ergänzt Handwerk

Für die TU-Professorin Kathrin Dörfler steht fest: „Kollaborative Robotik bedeutet nicht den Ersatz von Handwerk, sondern dessen gezielte Erweiterung.“ Das Zusammenspiel von digitaler Planung, robotischer Ausführung und handwerklicher Erfahrung schafft neue Möglichkeiten – und bietet jungen Handwerkern spannende Perspektiven.

Die Lehrlinge erleben, dass ihr Beruf in Zukunft nicht weniger gefragt sein wird – sondern neue Fähigkeiten verlangt: den sicheren Umgang mit Hightech, kombiniert mit klassischem handwerklichem Können.

So wird deutlich: Wenn Mensch und Roboter zusammenarbeiten, lassen sich Wände bauen, die nicht nur stabil, sondern auch intelligent auf ihr Umfeld reagieren – und damit helfen, Energie zu sparen, das Raumklima zu verbessern und Gebäude für die Zukunft fit zu machen.

Kurz zusammengefasst:

• In München haben Maurerlehrlinge und ein Roboter gemeinsam eine klimaoptimierte Ziegelwand gebaut, deren Steine je nach Sonnenlage ausgerichtet sind.
• Ein digitaler Konfigurator berechnet für jeden Ziegel den idealen Winkel, um im Sommer Hitze zu reduzieren und im Winter Wärme zu speichern.
• Die monomaterielle Bauweise mit Ziegeln erleichtert Rückbau und Recycling und verbindet handwerkliche Präzision mit moderner Robotik.

Übrigens: Ein Münchner Forschungsteam entwickelt ein Holzhaus, das wie ein Puzzle zusammengesteckt wird – schnell, leise und ohne Werkzeug. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © TU München

Die Studie liefert wichtige Erkenntnisse für die Bauindustrie, die nach klima- und ressourcenschonenden Alternativen zu Zement sucht. Der Clou: Ganze 94 Prozent des dabei entstehenden Kalziumkarbonats stammen direkt aus dem Treibhausgas.

Bakterium verwandelt CO2 in Stein – fast ohne Abfallstoffe

Bacillus megaterium gehört zu den Mikroben, die in Böden, Gewässern und sogar auf Pflanzenblättern leben. In der Studie wurde es einer Kohlenstoffdioxid-Konzentration ausgesetzt, die mehr als 470-mal höher war als die normale Luft. Statt wie üblich Harnstoff zu zersetzen, aktivierte das Bakterium ein anderes Enzym: Carboanhydrase. Dieses wandelte CO2 in Bikarbonat um – der entscheidende Zwischenschritt zur Bildung von Kalkstein.

Im Vergleich zum klassischen Weg über Harnstoff bietet dieser CO2-Weg viele Vorteile: keine giftigen Nebenprodukte wie Ammoniak, kein zusätzlicher Stickstoffbedarf, dafür aber ein mineralischer Feststoff, der sich zum Bauen oder Stabilisieren von Böden einsetzen lässt.

Forscher setzen auf sauberen Weg der CO2-Mineralisierung

Dimitrios Terzis, Co-Autor der Studie und Mitgründer von Medusoil SA, sieht darin großes Potenzial.

Wir wissen, dass viele Bakterien Kalk bilden können. Aber hier geht es um die direkte Umwandlung von Kohlenstoffdioxid in ein festes Material. Das ist neu – und wir stehen erst am Anfang.

Dimitrios Terzis

Auch Pamela Principi von der SUPSI ist überzeugt: „Dank markierter Moleküle konnten wir den Kohlenstoff ganz exakt verfolgen.“ So wiesen die Forscher nach, dass fast der gesamte Kalkstein direkt aus CO2 stammt und nicht aus anderen Stoffen im System.

CO2-arme Materialien für Bau und Sanierung

Verschiedene Bedingungen kamen in der Studie zum Einsatz. Dabei zeigte sich: In offenen und geschlossenen Systemen funktioniert der Mechanismus zuverlässig. Sobald die CO2-Werte steigen, schaltet das Bakterium auf den CO2-basierten Stoffwechsel um. Es bildet dann Calcit, ein stabiles Mineral, das auch in Marmor vorkommt. Gerade dieser Mechanismus könnte künftig in der Bauindustrie eine Rolle spielen, etwa bei der Sanierung historischer Gebäude oder im Straßenbau.

Von der Labor-Idee zur Klimatechnologie – Bakterien für Industrie nutzbar machen

Medusoil will den Prozess nun skalieren. In Bioreaktoren sollen Bakterien gezüchtet und gezielt eingesetzt werden, etwa dort, wo CO2 entsteht. Die Technik könnte helfen, CO2 direkt an der Quelle abzufangen, in mineralischer Form zu binden und als Baumaterial nutzbar zu machen.

„Auch wenn die Kohlenstoffdioxid-Konzentration aktuell im Labor künstlich erhöht werden musste, sind wir optimistisch“, sagt Terzis. „Mit angepassten Wachstumsbedingungen lässt sich Bacillus megaterium sehr gut steuern.“ Das Ziel: eine nutzbare Lösung für Industrie, Bauwesen und Klimaschutz, denn die Herstellung von Zement zählt zu den größten CO2-Verursachern weltweit.

Vielseitige Mikrobe als Baustein für klimafreundliche Zukunft

Bacillus megaterium ist nicht das einzige Bakterium, das Kalkstein bilden kann. Doch im Unterschied zu bekannten Arten wie Sporosarcina verfügt es über zwei aktive Stoffwechselwege: Es kann entweder Harnstoff abbauen oder direkt mit CO2 reagieren. Diese biochemische Flexibilität macht es besonders interessant für die Forschung.

Kurz zusammengefasst:

• Bacillus megaterium kann CO2 in stabiles Kalziumkarbonat umwandeln und eignet sich damit als biologische Alternative zu Zement.
• Das Bakterium nutzt dafür zwei Stoffwechselwege – einer davon arbeitet direkt mit CO2 und kommt ohne schädliche Nebenprodukte aus.
• Die Methode könnte helfen, CO2 an Emissionsquellen zu binden und gleichzeitig klimafreundliche Baustoffe herzustellen.

Übrigens: Auch manche Bäume erzeugen Kristalle, aus denen im Boden fester Kalkstein wird – ganz ohne Technik, nur mit Hilfe von Mikroben. Mehr dazu in unserem Artikel.

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Erstmals vorgestellt wurde das Superholz im Jahr 2018 in der Fachzeitschrift Nature. Das für die Entdeckung verantwortliche Forscherteam beschreibt darin, wie sie handelsübliches Holz fester, zäher und feuchtigkeitsresistenter gemacht haben – und das mit einer relativ einfachen Methode. 

Zwei Verarbeitungsschritte machen Naturholz zum Hochleistungswerkstoff

Der Prozess basiert auf zwei Schritten: Zunächst entfernen Forscher einen Teil des Lignins und der Hemizellulose aus dem Holz, indem sie es in eine Lauge aus Natriumhydroxid und Natriumsulfit bei 100 Grad Celsius sieben Stunden lang kochen. Anschließend pressen sie das Material unter Hitze und Druck.

Nach der Behandlung schrumpft das Holz auf rund 20 Prozent seiner ursprünglichen Dicke, wobei die Dichte auf das Dreifache steigt. Die Zellwände brechen vollständig zusammen und verflechten sich, während die Zellulosefasern sich eng und parallel ausrichten. Dieser innere Umbau verleiht dem Material seine außergewöhnlichen Eigenschaften.

Neue Struktur macht das Holz besonders hart und zäh

Die Forscher wiesen nach, dass das Superholz eine spezifische Festigkeit von 451 Megapascal pro Kubikzentimeter und Gramm erreicht – mehr als die von Titanlegierungen, die bei etwa 244 MPa cm³/g liegen. Das Holz behalte laut den Forschern selbst nach starker Verdichtung seine Struktur bei und bleibe mechanisch stabil.

• Das verarbeitete Holzes ist 30-mal resistenter gegenüber Kratzern als normales Holz
• Härte und Belastbarkeit in Biegetests liegen ebenfalls deutlich höher, je nach Faserrichtung
• Auch die Druckfestigkeit beeindruckt: längs zur Faser ist sie 5,5-mal, quer sogar 52-mal höher

Selbst bei Nässe bleibt Superholz fest und formstabil: In einem Versuch mit 95 Prozent Luftfeuchtigkeit über 128 Stunden quoll das Material nur um 8,4 Prozent auf. Die Zugfestigkeit sank dabei nur geringfügig von 587 auf 493 Megapascal – immer noch mehr als das Zehnfache des ursprünglichen Holzes. Um das Material noch robuster gegen Wasser zu machen, versahen die Forscher die Oberfläche mit einem ölhaltigen Lack, wie er auch in der Holzindustrie verwendet wird.

Besonders eindrucksvoll ist die Kombination von hoher Festigkeit und Zähigkeit. Normalerweise gilt: Je härter ein Material, desto spröder ist es. Das neue Superholz bricht jedoch mit dieser Regel. Im Charpy-Test – einem Standardverfahren zur Bestimmung der Schlagzähigkeit – erreichte es 11,41 Joule pro Quadratzentimeter. Das ist mehr als das Achtfache des natürlichen Holzes.

Kugelsicher: Superholz eignet sich sogar für ballistischen Schutz

Die Forscher testeten auch die ballistische Belastbarkeit. Eine einfache Schicht des Materials absorbierte im Test mit einem Stahlprojektil 4,3 Kilojoule pro Meter – siebenmal mehr als unbehandeltes Holz. Noch besser schnitt ein Aufbau aus fünf Lagen ab, deren Faserrichtungen abwechselnd um 90 Grad versetzt waren: Er hielt das Projektil vollständig auf und kam auf eine Energieaufnahme von 6,0 Kilojoule pro Meter. Die Studienautoren heben hervor, dass diese Schichtstruktur die Kraftverteilung verbessert und gleichzeitig für isotrope Festigkeit sorgt.

Auch bei der Bruchmechanik zeigen sich Unterschiede: Während normales Holz entlang seiner natürlichen Hohlräume reißt, brechen beim Superholz die dicht gepackten Zellwände. Verantwortlich dafür sind vor allem die stark vernetzten Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Zellulosefasern.

Wasserstoffbrücken geben dem Superholz seine innere Stärke

Die dichte Mikrostruktur senkt die Zahl und Größe natürlicher Schwachstellen wie Poren und Gefäße. Daraus ergibt sich die ungewöhnliche Kombination aus Elastizität und Härte. Das Verfahren funktioniert bei verschiedenen Holzarten – darunter Linde, Eiche, Pappel, Zeder und Kiefer. 

Die Forscher sehen überall dort Anwendungsmöglichkeiten, wo es auf hohe Festigkeit bei geringem Gewicht ankommt – etwa in tragenden Bauteilen, im Fahrzeugbau oder sogar im ballistischen Schutz.

Unser verarbeitetes Holz besitzt eine spezifische Festigkeit, die höher ist als die der meisten Strukturmetalle und Legierungen – und ist damit eine kostengünstige, leistungsstarke und leichte Alternative.

Song, J., Chen, C., Zhu, S. et al. (Nature)

Inzwischen haben erste Unternehmen das Potenzial von Superholz als Baumaterial entdeckt: Darunter das US-amerikanische Start-up InventWood und das dänische Unternehmen Superwood. Beide Firmen nutzen das Prinzip der chemischen Vorbehandlung mit anschließender Verdichtung, um Holzprodukte mit herausragender Stabilität zu fertigen.

Baumaterialien wie Stahl und Beton sind zwar aus dem modernen Bauwesen kaum noch wegzudenken, haben aber einen großen ökologischen Fußabdruck. Für Beton werden etwa gewaltige Mengen an Sand benötigt, was sogar zu Konflikten führt. Die Stahlproduktion stößt indes hohe Mengen an CO2 aus, wobei jedoch eine neue Methode zur Eisenproduktion aus China Abhilfe schaffen könnte. Diese soll schneller sein als je zuvor – und fast klimaneutral.

Kurz zusammengefasst:

• Superholz entsteht durch einen einfachen zweistufigen Prozess aus handelsüblichem Holz.
• Es ist deutlich fester, zäher und widerstandsfähiger als normales Holz – und sogar kugelsicher.
• Erste Unternehmen wie InventWood und Superwood produzieren es bereits in Serie.

Bild: © Pexels

Ein Großteil des vorgesehenen Atommülls ist bereits produziert – doch die geschätzten Kosten für das Lager explodieren schon jetzt. Die französische Atommüllbehörde ANDRA hat ihre Prognosen überarbeitet. Demnach wird das Atommüll-Endlager in Lothringen zwischen 26,1 und 37,5 Milliarden Euro kosten – statt der ursprünglich veranschlagten 25 Milliarden. Die Schätzung bezieht sich auf den Zeitraum von 2016 bis 2170 und rechnet mit Preisen von 2012, um frühere Zahlen vergleichbar zu halten.

Kosten steigen wegen Steuern und Bauanpassungen

Laut der französischen Behörde gehen zwei Drittel der Mehrkosten auf höhere Steuern zurück. Der Rest ergibt sich aus Anpassungen beim Bau und dem geplanten Betrieb, wie Le Monde berichtet. „Der Gesamtkostenrahmen des Projekts bleibt unter Kontrolle: Wir befinden uns immer noch im gleichen Kostenbereich wie vor zehn Jahren“, beruhigt die kommissarische Chefin der ANDRA Gaëlle Saquet die französische Öffentlichkeit. Trotzdem: Die teuerste Variante liegt 50 Prozent über dem alten Plan.

Auch bei der Bauzeit gibt es Veränderungen. Statt wie ursprünglich geplant ab 2035, soll das Lager nun erst 2050 in Betrieb gehen. Allein der Bau der oberirdischen und unterirdischen Anlagen wird rund 20 Jahre dauern. Danach ist eine Betriebszeit von etwa 100 Jahren vorgesehen. Das endgültige Versiegeln ist für etwa 2170 geplant.

Atommüll-Endlager in Lothringen soll 250 Kilometer Stollen bekommen

Das Lager entsteht in einer 150 Meter dicken Tonschicht, rund 500 Meter unter der Erde. Dort sollen rund 250 Kilometer an Stollen und Lagerkammern gegraben werden – schrittweise über Jahrzehnte hinweg. Der radioaktive Müll stammt aus den 57 französischen Reaktoren, unter anderem auch vom neuen EPR-Reaktor in Flamanville.

Bisher gibt es im lothringischen Bure nur ein unterirdisches Forschungslabor. Die endgültige Genehmigung steht noch aus. ANDRA hat im Januar 2023 den Bauantrag gestellt. Eine Entscheidung der französischen Atomaufsicht wird bis Anfang 2026 erwartet. Danach sollen öffentliche Anhörungen und eine Bürgerbefragung folgen. Frühestens 2028 könnte der Bau beginnen.

Neue Reaktoren könnten das Projekt zusätzlich belasten

Die aktuellen Schätzungen decken nur den Müll ab, der von den bestehenden Anlagen produziert wird. Doch Frankreich plant weitere Atomkraftwerke – darunter bis zu 14 neue Reaktoren. Deren Abfälle sind in den aktuellen Planungen nicht berücksichtigt. „Die Zahl zusätzlicher Reaktoren sowie Änderungen in der Energiepolitik werden Auswirkungen auf das Abfallvolumen, die Notwendigkeit von Modernisierungsarbeiten und die Betriebsdauer der Anlage haben“, so Saquet. Gleichzeitig betont sie: „Wir haben noch Zeit, die richtigen Weichen zu stellen.“

Wer das alles bezahlen soll, ist ebenfalls klar: Die Betreiber der Atomkraftwerke – EDF, Orano und die Atombehörde CEA – tragen die Kosten. Ihre eigenen Schätzungen lagen zuletzt deutlich unter denen von ANDRA. Während die Behörde bereits 2016 rund 34 Milliarden Euro ansetzte, rechneten die Unternehmen nur mit etwa 20 Milliarden. Der Staat will bis spätestens 2026 verbindlich festlegen, wer wie viel zahlt.

Kurz zusammengefasst:

• Frankreich plant ein Atommüll-Endlager in Lothringen, das ab 2050 hochradioaktiven Müll aus 57 Reaktoren aufnehmen soll – bisher existiert nur ein Forschungslabor.
• Die geschätzten Kosten liegen inzwischen bei bis zu 37,5 Milliarden Euro, also rund 50 Prozent mehr als ursprünglich geplant.
• Zwei Drittel der Mehrkosten gehen auf höhere Steuern zurück, ein Drittel auf Bau- und Betriebsanpassungen – neue Reaktoren könnten die Pläne zusätzlich belasten.

Übrigens: Während Frankreich Milliarden in ein tiefes Endlager steckt, könnte eine Leipziger Studie den Ausweg zeigen – durch Recycling und Transmutation ließe sich die Strahlenzeit drastisch verkürzen. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © D5481026 via Wikimedia unter CC BY-SA 4.0

Holcim verarbeitet Millionen Tonnen Altmaterial

Beim Urban Mining geht es darum, in Städten nach verwertbarem Material zu suchen. Gemeint sind damit etwa stillgelegte Gebäude, Straßen oder Brücken, deren Baustoffe wieder nutzbar gemacht werden. Statt sie zu deponieren, werden sie aufbereitet und in neue Produkte verwandelt.

Holcim hat 2023 nach eigenen Angaben allein in Deutschland über zwei Millionen Tonnen sogenannter Sekundärroh- und -brennstoffe verarbeitet. Dazu zählen unter anderem recycelte Betonreste, Ziegel und andere mineralische Bauabfälle.

Urban Mining macht Städte zu Rohstofflagern

Die Idee: Beim Bau eines Gebäudes wird schon mitgedacht, was später damit passiert. Wände und Böden sollen sich möglichst sortenrein trennen lassen, also ohne Materialmix. Nur so kann aus dem Rückbau wieder ein hochwertiger Baustoff entstehen.

Für Holcim gilt: Baustoffe sollten niemals zu Abfall werden. Ziel ist, dass alte Materialien nicht einfach minderwertig im Straßenbau landen, sondern wieder in der Beton- und Zementproduktion verwendet werden.

ECOCycle® macht alte Baustoffe wieder nutzbar

Dafür nutzt Holcim die selbst entwickelte Plattform ECOCycle®. Sie trennt das Altmaterial, zerkleinert es und prüft die Qualität – schon direkt auf der Abbruchbaustelle. Das sei dem Unternehmen nach entscheidend, um neue Produkte herstellen zu können, die genauso leistungsfähig sind wie ursprüngliche Baustoffe.

Kreislauf wird vollständig geschlossen

Ein großer Vorteil: Holcim kann viele recycelte Materialien direkt in die eigene Produktion von Beton und Zement zurückführen. Dadurch bleibt der Kreislauf geschlossen. Gleichzeitig sinkt der Bedarf an neuen Rohstoffen wie Sand oder Kies, die in vielen Regionen knapp werden.

„Mit unserer ECOCycle®-Plattform für zirkuläres Bauen treiben wir die Kreislaufwirtschaft voran“, so Holcim. Die Technik kommt bereits in mehreren großen Städten zum Einsatz, vor allem dort, wo viel gebaut und abgerissen wird.

Kurz zusammengefasst:

• In der Kreislaufwirtschaft der Bauindustrie werden Materialien wie Beton und Zement nicht entsorgt, sondern wiederverwendet.
• Holcim nutzt mit Urban Mining und der ECOCycle®-Plattform alte Gebäude als Rohstoffquelle für neue Baustoffe.
• Dadurch sinkt der Bedarf an neuen Rohstoffen und Baustoffe können in gleichbleibender Qualität recycelt werden.

Übrigens: In Norwegen entsteht „grüner Beton“ – eine neue Lösung für nachhaltigeres Bauen. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Holcim

Das Programm, das in diesem Jahr sein 20-jähriges Jubiläum feiert, ermöglicht es Studierenden, in realen Bauprojekten ökologische und soziale Verantwortung zu übernehmen und innovative Bauweisen mit traditionellen Handwerksmethoden zu verbinden. Der Standard berichtet, dass Projekte dieser Art bereits weltweit umgesetzt werden und ein wachsendes Interesse an ressourcenschonendem Bauen wecken.

Nachhaltige Architektur und soziale Verantwortung

BASEhabitat wurde 2004 mit dem Ziel gegründet, den Architekturnachwuchs für nachhaltiges und soziales Bauen zu sensibilisieren. Das Programm bietet den Studierenden die Möglichkeit, ihre Fähigkeiten in Projekten in Entwicklungs- und Schwellenländern einzusetzen. In diesen Projekten lernen sie, dass nachhaltiges Bauen oft auf regionalen Traditionen und klimafreundlichen Ressourcen basiert.

Ein Beispiel für die Arbeit von BASEhabitat ist das Dorf Sunderpur in Nordindien. In Zusammenarbeit mit der Dorfgemeinschaft errichteten die Studierenden der Kunstuniversität Linz Lehrerwohnungen und ein Gemeinschaftszentrum. Die Gebäude wurden aus Materialien gebaut, die in der Region leicht verfügbar sind.

Lehm wurde vor Ort gemischt und getrocknet, um als stabiler Baustoff zu dienen, während Bambus für Dachkonstruktionen genutzt wurde. Bambus wächst schnell nach und ist dadurch besonders umweltfreundlich. Auch wenn in vielen Ländern Vorurteile gegen traditionelle Baumaterialien bestehen, zeigt das Projekt, dass Lehm und Bambus eine wertvolle Alternative zu energieintensivem Beton darstellen.

Herausforderungen und Chancen im Lehmbau

Ein weiteres großes Projekt verwirklichte BASEhabitat ab 2018 im Norden Thailands. Gemeinsam mit der Betreiberin eines Kinderheims planten und bauten die Studierenden einen Bauernhof mit Reis- und Fischwirtschaft, der neben Wirtschafts- und Wohngebäuden auch Gästehäuser und Infrastruktur wie eine pflanzliche Kläranlage umfasst. Auch in diesem Fall spielen Lehm und Bambus als Baumaterialien eine zentrale Rolle. Die Fundamente mussten allerdings aus Beton bestehen, um das Gebäude vor den intensiven Regenfällen zu schützen, die in dieser Region häufig vorkommen.

Der Leiter des Programms, Sigi Atteneder, erklärte gegenüber dem Standard, dass ökologische und pragmatische Gesichtspunkte oft sorgfältig gegeneinander abgewogen werden müssen, um langfristig nachhaltig zu bauen. Lehm als Baustoff birgt besondere Herausforderungen, die bei der Bauplanung bedacht werden müssen. Das Material ist zwar vielseitig und klimafreundlich, ungebrannte Lehmziegel müssen jedoch vor Feuchtigkeit geschützt werden. 

Lehmbau als Beitrag zum Klimaschutz

Der Einsatz von lokalem Lehm und Bambus für die Bauwerke reduziert nicht nur die CO2-Bilanz, sondern stärkt auch das Bewusstsein für ressourcenschonende Bauweisen in der Bevölkerung. BASEhabitat engagiert sich nicht nur in internationalen Projekten, sondern auch in Österreich und Europa für nachhaltige Bauweisen.

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Besonders in der Nutzung von Lehm sieht Atteneder ein enormes Potenzial für klimafreundliches Bauen. Der Einsatz von Lehm könnte auch in Europa wieder populärer werden, besonders in Kombination mit anderen natürlichen Materialien wie Holz. Doch ökologische Baumaterialien sind häufig teurer als konventionelle Alternativen, sagt Atteneder gegenüber dem Standard.

Die europäische Tradition der Fachwerkhäuser zeigt, wie gut Lehm und Holz zusammenpassen. Es ist absurd, dass diese traditionellen Bauweisen heute als Luxus betrachtet werden.

Sigi Atteneder

Atteneder sieht in der Rückkehr zum Lehmbau eine Entwicklung ähnlich der des Holzbaus vor 20 Jahren. Während Holz heute auch im mehrgeschossigen Bau selbstverständlich ist, steht Lehm erst am Anfang seiner Renaissance. Trotzdem gibt es bereits in Österreich vorbildliche Projekte, bei denen Lehm als Baustoff verwendet wird: sei es für Böden, Dämmungen oder Fassaden. Der Architekt ist zuversichtlich, dass der Lehmbau bald in Europa an Bedeutung gewinnen wird, besonders wenn der Druck steigt, den CO2-Ausstoß im Bauwesen zu senken.

Handwerkliche Erfahrung und Wissenstransfer

Neben der praktischen Ausbildung im Handwerk ist auch der Wissenstransfer zwischen Studierenden und lokalen Bauarbeitern ein wichtiger Aspekt. Der Austausch von Know-how trägt dazu bei, die kulturelle und ökologische Vielfalt in den Bauweisen zu fördern. 

BASEhabitat sieht sich nicht als Teil der Entwicklungshilfe, sondern als Partner, der auf Augenhöhe agiert: Studierende lernen, die baulichen Traditionen ihrer Gastländer zu respektieren und deren Potenziale zu nutzen. Zugleich fließt ihr Wissen über nachhaltiges Bauen zurück in die lokale Gemeinschaft. Atteneder ist überzeugt, dass diese Art des Wissenstransfers ein wesentlicher Schritt zu einer globalen Nachhaltigkeit im Bauwesen ist.

Was du dir merken solltest:

• Das BASEhabitat-Programm der Kunstuniversität Linz bildet Studierende in nachhaltiger Architektur aus, wobei lokale Materialien wie Lehm und Bambus eine zentrale Rolle spielen.
• In internationalen Projekten setzen sie umweltfreundliche Bauweisen um, die CO2-Emissionen reduzieren und regionale Traditionen respektieren.
• BASEhabitat fördert den Austausch von handwerklichem Wissen zwischen Studierenden und lokalen Arbeitern und zeigt den Klimanutzen traditioneller Bauweisen auf.

Bild: © Paul Eis via Kunstuniversität Linz

Forscher der Northwestern University und des deutschen Fraunhofer-Instituts haben nun zwei innovative Ansätze entwickelt, die das Potenzial haben, die Bauindustrie zu revolutionieren, indem sie CO2 im Beton binden, anstatt es freizusetzen.

Neuer Ansatz in der Betonherstellung

Ein Team von Ingenieuren unter der Leitung der Northwestern University hat einen Durchbruch in der Betonproduktion erzielt. Sie verwenden eine mit CO2 angereicherte Wasserlösung, die in einem neuen Prozess eingeführt wird. Dieser Ansatz erlaubt es, fast die Hälfte des während der Herstellung injizierten CO2 dauerhaft im Beton zu speichern. „Durch die Nutzung eines karbonisierten Wasser-Gemischs erreichen wir eine CO2-Speicherungseffizienz von bis zu 45 Prozent“, erklärt Alessandro Rotta Loria, der die Studie leitete.

Biotechnologische Revolution: Bio-Beton

Parallel dazu haben deutsche Forscher des Fraunhofer-Instituts eine Methode entwickelt, bei der CO2 von Cyanobakterien in einem biologischen Prozess umgewandelt wird. Diese Methode nutzt die natürliche Fähigkeit der Cyanobakterien, Kalksteinstrukturen durch Photosynthese zu erzeugen, was eine umweltfreundliche Alternative zur herkömmlichen Betonherstellung bietet. Die Bakterien nehmen, vereinfacht gesagt, CO2 auf und wandeln es in Biomasse um.

Dieses Verfahren hat den entscheidenden Vorteil: Es fällt dabei kein Kohlenstoffdioxid an. Stattdessen wird das klimaschädliche Gas nicht nur genutzt, sondern effektiv im Material gebunden, was eine signifikante Reduzierung der CO2-Emissionen in der Bauindustrie verspricht.

Cyanobakterien nutzen Umweltfaktoren zur CO2-Bindung

Die innovative Technik, die im Projekt „BioCarboBeton“ zum Einsatz kommt, basiert auf der Nutzung von Cyanobakterien, auch unter dem Namen Blaugrünbakterien bekannt. Diese Mikroorganismen, die zur Photosynthese fähig sind, nutzen Licht, Feuchtigkeit und Temperatur, um Kalkstein zu produzieren und formen dabei Stromatolithen. Diese gesteinsartigen Strukturen existieren bereits seit 3,5 Milliarden Jahren, was die Robustheit und Langlebigkeit des biologischen Prozesses belegt. Wie in prähistorischen Zeiten wird auch heute durch den Prozess der Mineralisierung CO2 aus der Atmosphäre entnommen und dauerhaft in biogenem Gestein gespeichert. Diesen natürlichen Prozess haben nun Teams der Fraunhofer Institute erfolgreich technisch repliziert.

Technologische Einfachheit und breite Anwendbarkeit

Die Technologie der Northwestern University zeichnet sich durch ihre Einfachheit aus und könnte leicht von der Industrie übernommen werden. Das Verfahren betont die Bedeutung von CO2 als Schlüsselkomponente in der Zementindustrie. Davide Zampini, Mitautor der Studie und Vizepräsident für globale Forschung und Entwicklung bei CEMEX, betont die Möglichkeit, neue klinkerbasierte Produkte zu entwickeln, in denen CO2 eine wesentliche Rolle spielt.

Vom Labor zur Industrie: Herausforderungen und Möglichkeiten

Die Wissenschaftler der Northwestern University müssen noch weitere Tests durchführen, um die Langzeitwirkungen und die tatsächliche Stärke des carbonisierten Betons zu bestätigen. Die Ergebnisse sind jedoch vielversprechend und eignen sich für eine breite Anwendung in der Bauindustrie.

Was du dir merken solltest:

• Beton, insbesondere sein Hauptbestandteil Zement, setzt bei der Herstellung große Mengen an CO2 frei. In Deutschland verursachte dieser Prozess allein im Jahr 2018 etwa 20 Millionen Tonnen CO2.
• Forscher der Northwestern University und des Fraunhofer-Instituts entwickeln Verfahren, die CO2 während der Herstellung von Beton binden.
• Diese Ansätze erhöhen die Umweltverträglichkeit und können die Bauindustrie nachhaltig verändern.

Übrigens: Ein österreichisches Start-up wandelt CO2 in Proteine um – ein bemerkenswerter Durchbruch! Mehr dazu erfährst du in unserem Artikel.

Bild: © Alessandro Rotta Loria/Northwestern University