CO₂ im Bau - Kann Beton das Klima retten?

CO₂ lässt sich in Form von Kohle in Beton und andere Baustoffe einlagern. Die Eidgenössische Materialprüfungs-Anstalt Empa schlägt vor, CO₂ in ganz grossem Stil aus der Luft zu filtern, um die Atmosphäre so über Jahrhunderte hinweg wieder zu säubern.

Peter Richner ist ein grundsolider Schweizer Ingenieur. Was der Vizedirektor der Materialprüfungsanstalt Empa zusammen mit seinem Team aber vorschlägt, ist unschweizerisch gross und weit gedacht. Weltweit will er der Luft grosse Mengen des Klimagases CO₂ wieder entziehen und den Kohlenstoff, das C aus dem CO₂, in Beton und anderen Baustoffen speichern. So soll die Atmosphäre über Jahrhunderte hinweg wieder «aufgeräumt» und die Temperatur zurückgedreht werden .

Die Zukunft des Bauens

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  Peter Richner möchte der Atmosphäre CO₂ entziehen und dieses im Bau speichern.

  Christian von Burg

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  Hier am Forschungs- und Innovationszentrum NEST der Empa wird nachhaltiges Bauen erforscht und in der Praxis getestet.

  Christian von Burg

«Würde es uns gelingen, weltweit 10 Prozent Kohle in den neu verbauten Beton zu bringen», sagt Richner, «so liesse sich die Temperatur innert 170 Jahren wieder um ein Grad nach unten drehen».

Eine weltweite Kohlenstoffindustrie

Schon heute wird verkohltes organisches Material, also Pflanzenkohle, in Beton eingearbeitet. Das funktioniert. Peter Richner denkt aber viel grösser. Er hat die Vision einer weltweiten neuen Infrastruktur: Da, wo günstig erneuerbarer Strom hergestellt werden kann, etwa in Wüstengebieten, soll mit Strom CO₂ aus der Luft gefiltert und gleichzeitig aus Wasser Wasserstoff hergestellt werden.

So kommt das CO₂ in den Beton

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  An Orten wie hier in der Wüste soll günstig sehr viel Strom produziert und damit Wasserstoff hergestellt werden.

  Imago Images/photothek

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  Parallel soll mit dem günstigen Strom CO₂ aus der Luft gefiltert werden, wie das zum Beispiel die Firma Climeworks heute schon macht.

  Keystone/Walter Bieri

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  Aus Wasserstoff und CO₂ wird Erdgas gemacht, das dann wie bisher via Flüssiggastanker oder Pipelines transportiert werden kann.

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  In Fabriken wird das Erdgas wieder aufgespalten: Es entsteht Wasserstoff als Energiequelle, Sauerstoff, der entweicht und übrig bleibt nach der Pyrolyse hochreiner Kohlenstoff.

  Empa

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  Der Kohlenstoff wird in kleinen Kügelchen gefestigt, so dass er in Beton eingegossen werden kann.

  Empa

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  Die Empa-Forscher Mateusz Wyrzykowski (rechts) und Nikolajs Toropovs präsentieren den fertigen Kohlebeton.

  Empa

Lässt man diese beiden Stoffe zusammen reagieren, entsteht synthetisches Methan, also Erdgas. Dieses lässt sich via Pipelines oder Flüssiggastanker dahin bringen, wo es gebraucht wird – zum Beispiel in Industrieanlagen in die Schweiz. Verbrannt wird da aber nicht das Methan. Erst wird es pyrolysiert. Dabei entsteht auf der einen Seite wieder Wasserstoff für den Energieverbrauch und auf der anderen Seite bleibt hochreine Kohle, die in Baumaterialien verbaut werden kann.

Alternative für Ölstaaten

Warum der komplizierte Umweg? Es geht ums Geld. Wüstenstaaten wie etwa der Oman möchten weiterhin mit Energie Geld verdienen – neu einfach mit erneuerbarer Energie. «Wir arbeiten mit den Omanis zusammen», sagt Richner «für sie ist das ein Geschäft». Sie haben bereits Quadratkilometergrosse Testfelder in der Wüste ausgeschieden.

Viele offene Fragen

Nur, macht es wirklich Sinn, so viele neue Anlagen und Fabriken zu bauen, um das Klima zu schützen? Für Richner ist klar, dass wir für den Klimaschutz in der Schweiz zuerst weniger bauen sollten, bisherige Bausubstanz weiterverwenden und klimaschonende Baustoffe wie Holz oder Lehm benutzen wollten. «Für viele Anwendungen werden wir aber weiterhin Beton brauchen», sagt Richner, «für Fundamente etwa, für Brücken, Eisenbahntunnel und viele andere Infrastrukturen».

Wie tragfähig und teuer ist Kohlebeton?

Beton, der mit Kohle versetzt ist, wird in der Schweiz bereits produziert und eingesetzt. Er enthält bisher bis 4 Prozent Kohle. «Der Anteil lässt sich aber bis auf 10 Prozent steigern», sagt Peter Richner von der Empa.

Je höher der Kohlenstoffanteil, umso mehr nimmt aber die Festigkeit ab. Für Infrastrukturbauten, die besonders stabil sein müssen, wie etwa Brücken, wird Kohlebeton deshalb voraussichtlich nicht eingesetzt.

Mit Pflanzenkohle versetzter Beton ist etwa 50 Prozent teurer als herkömmlicher Beton. Auf die Gesamtbaukosten habe der Betonpreis allerdings nur einen kleinen Einfluss, sagt Pietro Lura von der Abteilung Beton und Asphalt der Empa.

Für die Fachleute ist indes klar, dass sich Beton mit Kohle nur durchsetzen wird, wenn ausgestossenes CO₂ einen Preis bekommt. Mit einer CO₂-Bepreisung würde herkömmlicher Beton teurer, Kohlebeton vergleichsweise günstiger.

Eindrücklich ist die Höhe des Betonverbrauchs: In der Schweiz sind heute pro Kopf etwa 400 Tonnen Beton verbaut. Weltweit werden neu jedes Jahr 35 Milliarden Tonnen verbraucht. «Auch wenn das etwas abnimmt, lässt sich immer noch sehr viel CO₂ speichern», sagt Richner. Das bestätigt eine Studie aus Amerika, die soeben im Wissenschaftsmagazin Science publiziert wurde. Sie besagt, dass etwa die Hälfte unserer derzeitigen jährlichen Emissionen in Baumaterialien gespeichert werden könnte.

«Wir brauchen solche Negativemissionstechnologien wie den Kohlebeton», sagt Peter Richner «wenn wir das Klima retten wollen, müssen wir sogar brutal negativ werden». Wie weit die Idee der Forschenden umgesetzt wird, ist offen. Das Interesse der Bauindustrie zumindest ist am Wachsen.