Grüner und billiger: Neuer Graphen-Beton spart CO₂, Material und sogar Stahl

Zement ist einer der größten Klimatreiber auf der Baustelle. Rund acht Prozent der weltweiten CO₂-Emissionen gehen auf seine Herstellung zurück. Wäre Beton ein eigenes Land, dann wäre es der drittgrößte CO₂-Verursacher der Welt, nur China und die USA lägen davor. Doch wir brauchen Beton fast überall: für Wohnungen, Brücken, Tunnel und Bahnhöfe.

Ein Praxistest in England lässt deshalb aufhorchen. Ingenieure der University of Manchester haben gemeinsam mit der Baufirma Nationwide Engineering Beton mit Graphen verstärkt – einem hauchdünnen Kohlenstoff-Material, das extrem stabil ist. Der neue Beton soll weniger Material brauchen, ohne schwächer zu werden.

Auf einer Baustelle in Amesbury wurde er bereits eingesetzt. Dort entstand eine Bodenplatte für eine Turnhalle. Nach Angaben der Universität sparte das Projekt rund 30 Prozent Material. Sogar auf Stahlbewehrung konnte verzichtet werden.

Mit Graphen braucht Beton deutlich weniger Masse

Das Team verbaute zunächst eine rund 234 Quadratmeter große Fläche aus „Concretene“ – einem Beton mit Graphen-Zusatz. Später kamen weitere 495 Quadratmeter hinzu. Insgesamt entstand so eine 729 Quadratmeter große Bodenplatte aus dem neuen Material.

Graphen besteht aus einer einzigen Lage Kohlenstoffatome. Schon kleine Mengen verändern offenbar die Eigenschaften des Betons. Concretene soll rund 30 Prozent stärker sein als Standardbeton der Klasse RC30. Dadurch kann eine Konstruktion mit weniger Masse auskommen, ohne an Tragfähigkeit zu verlieren. Das ist vor allem dort interessant, wo große Mengen Beton zum Einsatz kommen.

Weniger Beton bedeutet weniger Zement, weniger Transporte und weniger Arbeitsschritte. Nationwide Engineering schätzt, dass je nach Projektgröße 10 bis 20 Prozent Kosten gespart werden könnten. Das wäre für private Bauherren, öffentliche Auftraggeber und große Infrastrukturprojekte relevant.

Warum Graphen-Beton auch Kosten senken kann

Der Vorteil liegt nicht nur in der höheren Festigkeit. Der Graphen-Beton lässt sich laut Projektteam wie herkömmlicher Beton verwenden. Die Zusatzmischung kommt direkt im Betonwerk dazu. Auf der Baustelle braucht es keine neuen Maschinen und keine besondere Schulung. Dieser Punkt kann über den Erfolg eines Baustoffs entscheiden. Bauunternehmen meiden Materialien, die den Ablauf verlangsamen oder Risiken erhöhen.

„Wir haben eine graphenbasierte Zusatzmischung hergestellt, die am Einsatzort keine Abläufe stört“, erklärt Craig Dawson vom Graphene Engineering Innovation Centre. Die Mischung könne direkt im Betonwerk dosiert werden. „Es gibt also keine Änderung bei der Produktion oder bei den Bauarbeitern, die den Boden verlegen“, sagt Dawson.

Der Zusatz wirkt tief im Material

Beton härtet aus, weil Wasser und Zement miteinander reagieren. Dabei entsteht eine feste Struktur, die mit der Zeit belastbar wird. Graphen soll diesen Vorgang im Material unterstützen. Der Zusatz wirkt als mechanische Hilfe und als Oberfläche für die frühe chemische Reaktion. Dadurch entstehen bessere Verbindungen im Inneren des Betons.

Das kann mehrere Vorteile bringen:

• Der Beton erreicht mit weniger Material eine ähnliche Leistung.
• Die Struktur soll haltbarer werden und Korrosion besser widerstehen.
• In geeigneten Anwendungen kann Stahlbewehrung entfallen.

Die Stahlbewehrung macht viele Bauwerke anfällig. Feuchtigkeit kann eindringen, Stahl kann rosten, Risse können wachsen. Reparaturen an Betonbauten kosten viel Geld und verursachen neue Emissionen. Ein haltbarerer Baustoff hätte daher einen doppelten Nutzen. Er würde beim Bau sparen und später weniger Sanierung erfordern.

Große Bauprojekte profitieren enorm

Wie groß der Hebel sein könnte, zeigen die Ingenieure am Beispiel des britischen Schnellbahn-Projekts HS2. Das Projekt soll 19,7 Millionen Tonnen Beton benötigen. Allein dessen Herstellung könnte rund fünf Millionen Tonnen CO₂ verursachen. Das entspreche etwa 1,4 Prozent der jährlichen Emissionen des Vereinigten Königreichs. Transportfahrten kämen noch hinzu.

Auch andere Projekte arbeiten daran, Beton mit Graphen klimafreundlicher und haltbarer zu machen. In Kanada testen Argo Graphene Solutions aus Vancouver und Graphene Leaders Canada aus Edmonton seit Mai 2025 einen ähnlichen Ansatz. Graphen soll den Beton robuster machen, Risse verringern und Feuchtigkeit besser abwehren. Dadurch könnten Brücken, Tunnel oder Hochhäuser länger halten und seltener saniert werden. Entscheidend bleibt die richtige Mischung: Zu viel oder schlecht verteiltes Graphen kann die Stabilität verschlechtern.

Kurz zusammengefasst:

• Graphen-Beton enthält winzige Mengen Graphen und soll dadurch deutlich fester werden als herkömmlicher Beton. In einem Praxistest in England sparte das Material 30 Prozent Beton und kam ohne Stahlbewehrung aus.
• Das ist wichtig, weil Zement sehr viel CO₂ verursacht. Laut der University of Manchester wäre Beton als eigenes Land der drittgrößte CO₂-Verursacher der Welt.
• Für die Baubranche könnte der neue Baustoff nützlich sein, weil er weniger Material, weniger Transporte und geringere Kosten ermöglicht. Vor einem breiten Einsatz braucht es aber weitere Tests bei größeren und stärker belasteten Bauwerken.

Übrigens: Während Graphen-Beton vor allem Material und Stahl sparen soll, geht ein neuer CO₂-Beton noch einen anderen Weg: Er kommt ohne Zement aus, härtet in wenigen Stunden aus und bindet Kohlendioxid dauerhaft im Baustoff. Ein Kubikmeter soll mehr als sechs Kilogramm CO₂ speichern, statt wie herkömmlicher Beton große Mengen freizusetzen. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © University of Manchester