Beton-Revolution: Neue Technologien binden CO2

Die Bauindustrie steht vor einer großen Herausforderung: Beton, der wohl meistgenutzte Baustoff weltweit, ist zugleich ein erheblicher Klimakiller. Bei der Produktion von Beton werden immense Mengen an CO2 freigesetzt. Allein in Deutschland waren es nach Angaben des Umweltbundesamts im Jahr 2018 etwa 20 Millionen Tonnen. Das entspricht rund zehn Prozent der gesamten Industrieemissionen.

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