FAQ Klimaschutz

Die Herstellung von Zement in Deutschland ist mit CO₂-Emissionen von rund 20 Mio. t pro Jahr verbunden. Zum Vergleich: Im Jahr 1990 lag dieser Wert noch bei ca. 26 Mio. t. Weltweit liegt der Anteil der Zementindustrie an den globalen CO₂-Emissionen zwischen 6 und 7 %. Ein Großteil der weltweiten Emissionen entsteht dabei durch die vergleichsweise hohen Bautätigkeiten in Regionen, in denen die Bevölkerungen und auch die Wirtschaft entsprechend stark wachsen. So findet aktuell rund mehr als die Hälfte der globalen Zementproduktion in China statt. Beton ist auf der Welt fast überall regional verfügbar und eignet sich mit seinen besonderen technischen Eigenschaften für viele Bauaufgaben. Er ist deshalb nach Wasser der von Menschen am häufigsten eingesetzte Stoff. Entsprechend hoch ist sein Verbrauch und entsprechend hoch ist die Summe seiner CO₂-Emissionen.

Um Zement herzustellen wird im Steinbruch gewonnener Kalkstein und Ton zerkleinert und anschließend im Drehrohrofen gebrannt. Dabei entstehen unvermeidbare rohstoffbedingte CO₂-Emissionen durch die Entsäuerung des Kalksteins. (Die chemische Formel dazu lautet CaCO₃ → CaO + CO₂.). Energiebedingte CO₂-Emissionen entstehen durch den Einsatz von Brennstoffen, um die für den Brennvorgang erforderliche hohe Temperatur von 1.450 °C zu erzielen. U. a. durch eine starke Reduzierung des Anteils fossiler Brennstoffe konnten die CO₂-Emissionen in der Vergangenheit deutlich verringert werden, siehe nächste Frage. Indirekte CO₂-Emissionen, die vergleichsweise gering sind, entstehen durch den Einsatz elektrischer Energie bei der Produktion und Logistik von Zement und Beton.

Bereits heute werden in Deutschland überwiegend Zemente mit reduziertem CO₂ Fußabdruck eingesetzt. So ist es vor allem durch Portland-Kompositzemente (CEM II) und Hochofenzemente (CEM III)) gelungen, den Anteil des CO₂-intensiven Zwischenprodukts Klinker im Zement auf heute ca. 70 % zu senken (1990: 83%). Verbesserungen der thermischen Effizienz sowie der verstärkte Einsatz biomassehaltiger alternativer Brennstoffe haben zudem maßgeblich zur CO₂-Minderung beigetragen. Damit wurde die CO₂-intensivere Stein- und Braunkohle größtenteils substituiert. Letztere decken heute noch nur 30 % des Brennstoffbedarfs. Bei der CO₂-Minderung stößt die Branche aber zusehends an Grenzen:
Zum einen liegt der thermische Effizienzgrad von Zementwerken bereits heute nahe am verfahrenstechnischen Maximum. Zum anderen können insbesondere die rohstoffbedingten Prozessemissionen nur mit ganz neuartigen Technologien verringert werden. Technisch möglich ist hingegen eine weitere Reduzierung des Klinker- und damit CO₂-Gehalts im Zement. Hierzu werden die Zementhersteller an neuen klinkereffizienten Zementen arbeiten. Dieses setzt voraus, dass geeignete alternative Rohstoffe wie Hüttensand, Flugasche oder gebrannter Ton zukünftig in ausreichender Menge zur Verfügung stehen und die jeweiligen Zement- und Betonnormen demgemäß angepasst werden. Auch der weitere Produktionsprozess von Beton wird kontinuierlich optimiert, um Rohstoff- und Energieeinsatz, Arbeitsumfeld und die Distribution auf nahegelegene Baustellen ökonomisch und ökologisch zu gestalten.

Die deutsche Zementindustrie hat im Jahr 2020 ihre CO₂-Roadmap vorgestellt, in der sie aufzeigt, wie eine klimaneutrale Betonbauweise bis 2050 erreicht werden kann. Dabei nimmt die Branche ambitionierte Maßnahmen entlang der gesamten Wertschöpfungskette von Zement und Beton in den Blick. Um neben den oben beschriebenen konventionellen Minderungsmaßnahmen im Herstellungsprozess die CO₂-Emissionen weiter deutlich zu reduzieren, wird ein breiter Maßnahmenmix bei der Herstellung und Anwendung von Zement und Beton erforderlich sein. Dazu zählen in erster Linie der Einsatz neuer CO₂-freier Brennstoffe, besonders CO₂-effizienter Zementarten, aber auch die hierfür notwendige Weiterentwicklung der Betontechnologie sowie der intelligente und ressourcenschonende Einsatz von Beton in Bauwerken. Eine entscheidende Rolle bei der Dekarbonisierung der Wertschöpfungskette Zement und Beton wird auch die CO₂-Abscheidung im Zementwerk und dessen anschließende Speicherung bzw. Nutzung sein (Carbon Capture Storage [CCS] und & Carbon Capture Utilisation [CCU]. Zudem kann diese Transformation nur gelingen, wenn alle am Bau Beteiligten diesen Prozess aktiv unterstützen und die Politik einen geeigneten Rahmen dafür setzt. Hier finden Sie die CO₂-Roadmap der Branche.

Die Nutzung von CO₂ (CCU) ist beispielsweise für die Herstellung synthetischer Kraftstoffe, chemische Grundstoffe oder auch in der Lebensmittelindustrie möglich. Für eine geologische CO₂-Speicherung (CCS) kommen derzeit vorwiegend ausgeschöpfte Erdgas- oder Erdöllagerstätten unter dem Meeresboden im Bereich der Nordsee infrage. Entsprechende CO₂-Speichertechnologien sind dort seit den 1970er Jahren in der Öl- und Gasgewinnung im Einsatz. Die Abscheidung des CO₂ erfolgt mittels verschiedener Technologien an der Entstehungsquelle. Anschließend wird das CO₂ gereinigt, verdichtet und zum Bestimmungsort der Nutzung oder Speicherung transportiert. Die deutschen und europäischen Zementhersteller sowie der VDZ forschen unter dem Dach der European Cement Research Academy (ECRA) gemeinsam mit Anlagenbauern, Universitäten und wissenschaftlichen Institutionen bereits seit 2007 an Techniken, mit denen sich CO₂ am Kamin von Drehofenanlagen in Zementwerken abscheiden lässt. Als Ergebnis dieser Forschungsarbeiten werden derzeit verschiedene Verfahren im Pilot- und Demonstrationsmaßstab erprobt oder befinden sich in Planung.

Beton zeichnet sich durch die Eigenschaft aus, dass in der Umgebungsluft vorhandenes CO₂ in das Materialgefüge des Betons eindringt und dort chemisch gebunden werden kann. In einer physikalisch-chemischen Reaktion reagiert das CO₂ mit dem Zementstein und wird (wieder) zu Calciumcarbonat (CaCO₃). Diese natürliche Reaktion kann durch den Einsatz hoher CO₂-Konzentrationen und guter Reaktionsbedingungen gezielt beschleunigt und optimiert werden. Alternativ bedarf es großer Oberflächen wie beispielsweise bei aufbereitetem Altbeton.

Die hohe Wärmespeicherfähigkeit von Beton bietet Vorteile beim sommerlichen Wärmeschutz und hilft, die Energieeffizienz von Gebäuden zu verbessern. Zudem kann, z. B. durch die sogenannte Betonkernaktivierung effizient gekühlt oder geheizt werden. Technologische Innovationen für CO₂-reduzierte Bauweisen sind z. B. Hohldecken mit vermindertem Betonanteil, Textilbeton, Beton mit gestufter Rohdichte (Gradientenbeton) oder hochfeste und ultrahochfeste Betone sowie in Zukunft sicherlich auch der 3-D-Druck mit Beton. Um das Ziel der Klimaneutralität der Betonbauweise zu erreichen, bedarf es auch der Hinwendung zu klimafreundlichen, materialsparenden Konstruktionsprinzipien bei Bauherren, Planern und Architekten.

Hier können Sie die Studie herunterladen: Dekarbonisierung von Zement und Beton – Minderungspfade und Handlungsstrategien Für weitere Fragen schreiben Sie uns gerne eine E-Mail an klimaschutz@beton.org. Wir leiten diese dann je nach Inhalt Ihrer Frage an die richtige Ansprechperson weiter, die oder der Sie dann gerne kontaktiert. Oder wenden Sie sich telefonisch an Dirk Pagels, T: 02521 8730-29.