FAQ Klimaschutz

Zement, Beton und Klimaschutz

Angesichts der herausragenden Bedeutung von Zement und Beton für das Bauen trägt die Branche für den Klimaschutz eine besondere Verantwortung. Dieser stellt sich die Zementindustrie in Deutschland und arbeitet seit vielen Jahren intensiv an der Minderung ihrer CO₂-Emissionen und der Schonung natürlicher Ressourcen. Mit innovativen Technologien will sie bis 2050 klimaneutralen Zement und Beton in Deutschland herstellen.

Im Folgenden beantworten wir häufig gestellte Fragen zu diesem Thema.

Wie viel CO₂ stößt die Zementindustrie aus?
Die Herstellung einer Tonne Zement ist in Deutschland mit CO₂-Emissionen von rund 600 kg verbunden. Das bedeutet etwa 200 kg CO₂ je Kubikmeter Beton. Der Anteil der Zementindustrie an den CO₂-Emissionen in Deutschland beträgt 2 %.
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.
Warum wird bei der Zementherstellung CO₂ freigesetzt?
Zwei Drittel der CO₂-Emissionen bei der Zementherstellung stammen aus den eingesetzten Rohstoffen, etwa ein Drittel geht auf den Einsatz von Brennstoffen zurück.
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.
Welche Schritte hat die Branche zur Dekarbonisierung bis heute unternommen?
Seit 1990 hat die deutsche Zementindustrie ihre Emissionen pro Tonne Zement um rund 22 % reduziert. Dies gelang im Wesentlichen durch:
- Energieeffizienzmaßnahmen
- Einsatz von Brennstoffen mit geringerem CO₂-Fußabdruck
- neue Zemente, mit reduziertem Klinkergehalt und damit kleinerem CO₂-Fußabdruck.
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.
Ist klimaneutrales Bauen mit Beton möglich?
Klimaneutraler Zement und Beton sind möglich. Dazu gilt es, auch ganz neue Technologien und Innovationen in der Herstellung und Anwendung von Zement und Beton einzusetzen. Klimaneutralität ist aber nicht nur eine technische Herausforderung, sondern erfordert gemeinsames Handeln von allen am Bau Beteiligten und der Politik. Wie die Dekarbonisierung von Zement und Beton konkret gelingen kann, zeigt die CO₂-Roadmap der Branche.
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.
CO₂-Abscheidung in der Industrie: Was sind CCU und CCS?
Die Abscheidung von CO₂ aus industriellen Prozessen ist durch sogenannte Carbon-Capture-Technologien möglich. Das gewonnene CO₂ kann anschließend als Rohstoff zur Herstellung neuer Produkte eingesetzt (Carbon Capture and Utilization, CCU) oder langfristig eingebunden bzw. gespeichert werden (Carbon Capture and Storage, CCS). In beiden Fällen wird eine Emission in die Atmosphäre vermieden.
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.
Stimmt es, dass Beton CO₂ auch wieder aufnehmen und einbinden kann?
Ja. Beton nimmt während seiner Nutzungsdauer und nach dem Ende seiner Lebensdauer CO₂ in einer Menge auf, die in etwa 20 % der Prozessemissionen der Zementklinkerherstellung entspricht (man nennt das Recarbonatisierung des Betons).
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.
Welchen Beitrag leistet Beton zur Energiewende und zum energieeffizienten Bauen?
Beton ist für viele Bauaufgaben im Zuge der Energiewende ein unersetzlicher Baustoff. Zum Beispiel beim Bau von Wind- und Wasserkraftanlagen. Insofern trägt Beton maßgeblich zum Aufbau einer neuen Energieinfrastruktur bei.
Die Wärmespeicherfähigkeit von Beton kann außerdem die Energieeffizienz von Gebäuden optimieren. Auch effizientes Heizen und Kühlen von Bauwerken ist durch Betonkernaktivierung möglich. Ressourceneffiziente Bauteile und technologische Innovationen erlauben darüber hinaus CO₂-reduzierte Beton-Bauweisen mit hoher Leistungsfähigkeit.
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.
Ich bin Journalist oder Journalistin. Wo finde ich weitere Informationen und an wen kann ich mich für weitere Fragen wenden?
Eine sehr gute Zusammenfassung über die Perspektiven der Branche und des Baustoffs bietet die als Roadmap bis zum Jahr 2050 zu verstehende Studie 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 unseren Leiter Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, Holger Kotzan, T: 0211 28048-320.

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