Klimaeffizient.

Ressourcen­schonend.

Energiesparend.

Gesell­schaftliche Heraus­forderungen gemeinsam angehen

Zement und Beton sind unverzichtbare Werkstoffe für modernes, nachhaltiges Bauen und nehmen eine Schlüsselposition in der Wertschöpfungskette Bau ein. Gemeinsam mit ihren Partnern will die Zement- und Betonindustrie auch in Zukunft an der Lösung gesellschaftlicher Herausforderungen, wie z. B. der Schaffung bezahlbaren, klimagerechten Wohnraums und der zukunftsfähigen Verkehrs-, Energie- und Digitalinfrastruktur, mitwirken.

Zement und Beton als Teil der Lösung

Für den notwendigen, tiefgreifenden Transformationsprozess in Wirtschaft und Gesellschaft sind von allen Seiten Mut, Pragmatismus und die Bereitschaft zu großen Veränderungen gefordert. Die deutschen Zement- und Betonhersteller bringen sich aktiv in diesen Prozess ein und wollen ihren Beitrag zur Klimaneutralität und Kreislaufwirtschaft leisten. Dabei setzen sie auf das Miteinander aller am Bau Beteiligten, um die innovativen Lösungen von heute und morgen auch in die Baupraxis zu bringen.

Fahrplan zur Klima­neutralität und Ressourcen­schonung

Eine klimaneutrale Betonbauweise ist möglich. Welche Schritte dazu notwendig sind, zeigt die CO₂-Roadmap der deutschen Zementindustrie aus dem Jahr 2020. Gleichzeitig bieten Zement und Beton große Potenziale für das kreislauffähige Bauen der Zukunft: Mit lokalen, heimischen Roh- bzw. Ausgangsstoffen entstehen vollständig recyclingfähige, sehr langlebige Produkte. Welche Stoffkreisläufe und Ressourceneinsparungen hier konkret denkbar sind, beschreibt die im November 2022 erschienene Ressourcenroadmap.

Was bei Planung und Ausführung
von Bauwerken heute schon möglich ist

Ausgehend vom Ziel einer klimaneutralen Zement- und Betonherstellung bis 2045 finden Sie hier einen kompakten Überblick über die Möglichkeiten, die Architektinnen und Architekten, Planende und Bauausführende bereits heute nutzen können, um den CO₂-Fußabdruck und den Ressourceneinsatz der Betonbauweise zur Errichtung nachhaltiger Bauwerke deutlich zu reduzieren. Wir zeigen, mit welchen Maßnahmen und Entscheidungen in der Planung die Nachhaltigkeitspotenziale von Beton bestmöglich umgesetzt werden können – von der Baustoffauswahl und Konstruktion über die Nutzungsphase bis zum Lebensende.

Neben einem einführenden Überblick „Nachhaltig Bauen – Worauf kommt es an?“ finden Sie auf den Themenseiten „Klimaeffizient“, „Ressourcenschonend“ und „Energiesparend“ Informationen, mit welchen konkreten Schritten Einsparungen an CO₂, Ressourcen oder Energie schon jetzt erreicht werden können und in welchem Umfang. Zudem finden Sie hier eine Vorausschau, wie die Klimaneutralität bis 2045 zu erreichen ist und welche Potenziale in der Einsparung von Primärrohstoffen möglich sind.

Nachhaltig Bauen – Worauf kommt es an?

Regionalität

Die durchschnittliche LKW-Transportdistanz für die Rohstoffe von Zement und Beton beträgt 36 km, die LKW-Transportdistanz im deutschen Güterverkehr durchschnittlich 101 km.

Quelle: Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur, BMVI

CO₂-Reduzie­rung

Durch den Einsatz CO₂-effizienter Zemente im Beton lassen sich heute 20 % CO₂ und mehr gegenüber dem Durchschnitt einsparen.

Recycling­fähigkeit

Bis zu 45 % der Gesteinskörnung im Beton können ohne Zulassung mit Betonbruch substituiert werden.

Energie­einsparung

Durch die thermische Speicherfähigkeit des Betons lässt sich der Heizenergiebedarf um ca. 5 % gegenüber einem Gebäude in Leichtbauweise reduzieren.

Langlebig­keit

Betontragwerke haben oft eine zu erwartende Lebensdauer von 100 Jahren und mehr.

Um dem Anspruch an nachhaltiges Bauen gerecht zu werden, können bereits bei der Planung eines Projekts wichtige Weichen gestellt werden. Dabei gilt es, verschiedene Faktoren zu berücksichtigen, die die Ökobilanz eines Bauwerks über den Lebenszyklus besonders beeinflussen. Für Planende und ArchitektInnen sind erfahrungsgemäß Regionalität, CO₂-Reduzierung, Recycelbarkeit sowie Energieeinsparung und Langlebigkeit besonders wichtig.

Die Betonbauweise kann zu vielen Aspekten der Nachhaltigkeit einen wichtigen Beitrag leisten. Auch wenn bis zu klimaneutralem Zement und Beton noch große Schritte notwendig sind, ist es heute bereits für viele Anwendungen möglich, den CO₂-Fußabdruck von Betonen sowie von Betonkonstruktionen/ -bauteilen um rund 20 % gegenüber der heute durchschnittlichen CO₂-Intensität zu reduzieren.
Dies entspricht einer Reduzierung um ca. 30 bis 40 % gegenüber mit Portlandzement (CEM I) hergestellten Betonen. Wie das geht, wird im Bereich Klimaeffizient erklärt.

Zement und Beton können auch bei den anderen Nachhaltigkeitsfaktoren punkten. Sie werden aus heimischen Rohstoffen gewonnen, zeichnen sich durch kurze Transportwege aus, sind vollständig recycelbar und weisen eine lange Lebensdauer bei hoher Leistungsfähigkeit auf. Dadurch können in erheblichem Umfang Ressourcen eingespart werden, wie die Themenseite Ressourcenschonend zeigt.

Konstruktionen und Bauteile aus Beton bieten zudem thermische Vorteile bei der Gebäudenutzung. Sie ermöglichen eine Reduzierung des Energiebedarfs beim Betrieb des Gebäudes und sorgen jahreszeitenunabhängig für ein angenehmes Raumklima. Durch die gezielte Aktivierung von Betonbauteilen zum Heizen und Kühlen können sie darüber hinaus einen wichtigen Beitrag zur Integration erneuerbarer Energien für die Wärme- und Kälteerzeugung in Gebäuden leisten. Mehr zu den energetischen Potenzialen der Betonbauweise im Bereich Energiesparend.

Nachhaltig­keit –
ganzheitlich über den
Lebenszyklus betrachten

Die Erreichung eines klimaneutralen Gebäudebestands und damit auch die Dekarbonisierung der vorgelagerten Herstellungs- und Logistikprozesse ist neben dem Ressourcenverbrauch die zentrale Herausforderung des Bauens. Die verschiedenen Phasen des Lebenszyklus gehen dabei mit einem unterschiedlich hohen CO₂-Fußabdruck in die Ökobilanz eines Gebäudes ein. Dieser verteilt sich laut einer aktuellen Untersuchung der DGNB (2021) von 50 mehrgeschossigen Büro- und Wohngebäuden durchschnittlich zu rund 35 % auf die Herstellung der Materialien und zu ca. 65 % auf den Energieeinsatz während der Nutzung der Gebäude.

Verteilung der CO₂-Emissionen eines Gebäudes über den Lebenszyklus

Quelle: Daten DGNB 2021, ohne Transporte und Lebensende

CO₂-Fußabdruck Konstruktion
(Massivbau) nach Bauteilen

(100 % = 8,9 kg CO₂/m²*a) (100 % = 7,37 kg CO₂-Äq/m²NRF*a)
Anmerkung NRF = Netto-Raum-Fläche; a = 50 Jahre

Je nach Gebäude und Bauweise können diese Werte variieren, sie geben aber eine Orientierung, um Potenziale für CO₂- und Ressourceneinsparungen über alle Stufen des Lebenszyklus bereits in der Planung zu bewerten. Dabei stammen die „grauen Emissionen“ der Konstruktion eines Gebäudes in Massivbauweise in der Regel schwerpunktmäßig aus dem Tragwerk und der Gebäudegründung. Die nachfolgend dargestellten Maßnahmen zur CO₂-Optimierung von Bauteilen aus Beton beziehen sich daher vor allem auf Decken, Außenwände, Innenwände, erdberührte Bauteile sowie die Gründung. Dächer, Fassaden sowie die technische Gebäudeausstattung tragen ebenfalls zu den CO₂-Emissionen bei, werden hier aber nicht näher betrachtet.

Der Wärme- und Strombedarf während der Betriebsphase von Gebäuden ist heute meist für den größten Anteil der Treibhausgasemissionen verantwortlich. Bei den von der DGNB (2021) ausgewerteten Gebäuden entstehen bei der Nutzung über einen Lebenszyklus von 50 Jahren Emissionen in Höhe von 25 kg m2NRF*a, die Herstellung der Konstruktion kommt auf etwa 7,5 kg m2NRF*a.

Die Bewertung der Nachhaltigkeit von Bauwerken muss daher über den gesamten Lebenszyklus erfolgen, auch wenn mit zunehmender Dekarbonisierung der Energieversorgung die Bedeutung des Betriebs an den Lebenszyklusemissionen abnehmen wird. Zudem sind weitere Aspekte der Nachhaltigkeit nicht zu vernachlässigen, wie z. B. die Potenziale zur Ressourcenschonung, der Einfluss verschiedener Bauweisen auf die Biodiversität und den Umweltschutz oder der Beitrag kurzer Lieferketten zur regionalen Wertschöpfung vor Ort.

Der Weg in die Klimaneutralität 2045

Durch materialsparende Planung, den Einsatz CO₂-effizienter Zemente und weitere Maßnahmen können bereits heute erhebliche Einsparungen an CO₂, Ressourcen und Energie mit der Betonbauweise erreicht werden. Um das Ziel der Klimaneutralität bis 2045 zu erfüllen, wird dies jedoch nicht ausreichen. Es werden zusätzlich ganz neue Ansätze in der Herstellung und Anwendung von Zement und Beton notwendig sein.

Wie kann eine klimaneutrale Betonbauweise bis 2045 gelingen?
Die CO₂-Roadmap der deutschen Zementindustrie gibt Antworten auf diese Frage. Sie zeigt auf, dass das Ziel der Klimaneutralität mithilfe eines breiten Mix an Maßnahmen auf allen Ebenen der Wertschöpfungskette erreicht werden kann – von der Klinker-, Zement- und Betonherstellung bis zur Anwendung des Betons im Bauwerk. Dazu gehört neben den hier dargestellten Ansätzen vor allen Dingen auch die Abscheidung von CO₂ im Zementwerk und dessen Nutzung bzw. Speicherung („Carbon Capture and Utilisation/Storage“ – CCUS). Auch ganz neue Zemente mit einem sehr niedrigen Klinkergehalt, die derzeit vor der Markteinführung stehen, oder der Einsatz von Wasserstoff als Energieträger werden eine entscheidende Rolle spielen.

Der Klimaneutralitätspfad stellt die CO₂-Minderung der einzelnen Maßnahmen entlang der Wertschöpfungskette von Zement und Beton dar: Der Einsatz von CCUS beschränkt sich dabei nur auf die CO₂-Mengen, die auf anderem Wege nicht gemindert werden können.

Auf diese Weise wird bereits bis 2030 eine CO₂-Minderung von rund 27 % gegenüber 2019 (ca.55 % gegenüber 1990) erreicht. Erste CCUS-Demonstrationsanlagen im industriellen Maßstab leisten hierzu einen jährlichen Beitrag in Höhe von 1 Mio. Tonnen CO₂.

Bis 2045 will die deutsche Zementindustrie unter Ausschöpfung aller verfügbaren CO₂-Minderungsoptionen entlang der Wertschöpfungskette inklusive externer Effekte eine vollständige Minderung der CO₂-Emissionen erreichen. Dabei werden jährlich 10,4 Mio. Tonnen CO₂ durch den flächendeckenden Einsatz von CCUS-Technologien reduziert. Durch den Einsatz biomassehaltiger Brennstoffe bei gleichzeitiger CO₂-Abscheidung können zusätzlich rund 1,6 Mio. Tonnen CO₂ aus der Atmosphäre entnommen und als Negativemission erfasst werden. Rechnerisch werden die Gesamtemissionen somit um mehr als 100 % verringert. Als externe Effekte, die nicht direkt beeinflussbar sind, werden die natürlich stattfindende CO₂-Aufnahme im Beton (Recarbonatisierung) sowie ein leichter Rückgang der Betonnachfrage bis 2045 in diesem Szenario berücksichtigt.

CO₂-Minderung bis zur Klimaneutralität 2045
(in Mio. t CO₂)

Ressourcen der Zukunft für Zement und Beton

Neben dem Klima- und Artenschutz gehört die Schonung natürlicher Ressourcen zu den großen ökologischen Herausforderungen unserer Zeit. Eine vom Verein Deutscher Zementwerke (VDZ) veröffentlichte Studie hat nun im Rahmen eines Szenarios bis 2050 verschiedene Potenziale zur Ressourcenschonung identifiziert und beziffert.

Die in der Studie betrachteten Maßnahmen führen im Szenario 2050 insgesamt zu einer Minderung des Primärrohstoffeinsatzes entlang der Wertschöpfungskette von Zement und Beton um insgesamt 96,8 Mio. t im Jahr 2050, was einer Reduktion um 41 % gegenüber 2020 entspricht. Die größten Potenziale ergeben sich in der Betonherstellung (-52,1 Mio. t), indem ein signifikanter Teil der natürlichen Gesteinskörnung im Beton künftig durch rezyklierte Gesteinskörnung ersetzt wird.

Weitere Potenziale ergeben sich auf der Ebene der Klinker- und Zementherstellung durch den Einsatz von Betonbrechsanden bzw. Recyclingmehlen aus der Aufbereitung von Beton- und Mauerwerksbruch. Im Szenario 2050 können durch diese Maßnahme mehr als 4 Mio. t Kalkstein ersetzt werden. Gleichwohl gibt es insbesondere bei der Zementherstellung infolge der geringeren Hüttensand- und Flugaschemengen auch gegenläufige Effekte, die einen größeren Einsatz bestimmter primärer Rohstoffe erfordern. Dies sind vor allem Kalkstein und calcinierte Tone, um den Klinkergehalt im Zement zu reduzieren.

Einsparpotenziale beim Primärrohstoffeinsatz bis 2050 (in Mio. t)

Zusammensetzung 1m³ Beton

Quelle: VDZ und Umweltproduktdeklarationen (EPDs) für Beton.
Anmerkung: gewichtete mittlere Zusammensetzung von Betonen der Druckfestigkeitsklassen C20/25, C25/30, C30/37 und C35/45; Anteile beziehen sich auf die Masse des Betons; bei Betrachtung des Volumens sind noch ca. 1,5 % Lufteinschlüsse zu berücksichtigen.

Auf Bauwerksebene ermöglichen die Weiterentwicklung der Betonbauweise und die Verlängerung der Bauwerksnutzungsdauer im Szenario 2050 eine Einsparung von 26,1 Mio. t natürlicher Rohstoffe. Hierbei spielt u.a. eine entsprechend materialeffizientere Gebäudeplanung eine wichtige Rolle. Zudem wird angenommen, dass verstärkt Bauweisen zum Einsatz kommen, die mit einem geringeren Betonvolumen eine vergleichbare Leistungsfähigkeit erzielen. Über das Jahr 2050 hinaus werden weitere Potenziale gesehen, indem durch modulare Bauweisen die Wiederverwendung von Bauteilen oder ganzer Bauwerksstrukturen gestärkt wird.

Als externer Effekt wurde im Szenario 2050 ein leichter Rückgang der Baunachfrage als Minderungsbeitrag berücksichtigt (-12,0 Mio. t). Mit Blick auf die Brennstoffe wird davon ausgegangen, dass die heute in Teilen noch eingesetzten fossilen Brennstoffe bis 2050 durch alternative Brennstoffe und grünen Wasserstoff vollständig substituiert werden. In Summe dürfte der Materialeinsatz in einer ähnlichen Größenordnung liegen wie zum jetzigen Zeitpunkt (ca. 5 Mio. t).

Die Ressourcenschonung und das Erreichen der Klimaneutralität sind eng miteinander verknüpft. Beide Ziele bedürfen des Bewusstseins und der Zusammenarbeit sämtlicher Beteiligter aus Industrie, Politik, Ausführung und Planung. Nur mit einem gemeinsamen Verständnis des Weges, der bevorsteht, und in kooperativer Zusammenarbeit sind diese Ziele zu erreichen.

Innovationen

Warum ist die CO₂-Minderung so heraus­fordernd?

Warum ist die CO₂-Minderung so heraus­fordernd?

Hintergrund ist, dass zur Zementherstellung Kalkstein zum sogenannten Klinker gebrannt werden muss. Dabei wird das im Kalkstein gebundene CO₂ frei gesetzt. Bei diesem Vorgang werden rund zwei Drittel der direkten CO₂-Emissionen frei gesetzt. Nur ein Drittel der Emissionen fallen bei der Gewinnung der hierbei benötigten Energie an. Daher wäre selbst durch den Einsatz von 100 % erneuerbarer Energien bei der Herstellung nur ein Teil der Gesamtemissionen vermeidbar. Eine…

Warum ist die CO₂-Minderung so heraus­fordernd?

Hintergrund ist, dass zur Zementherstellung Kalkstein zum sogenannten Klinker gebrannt werden muss. Dabei wird das im Kalkstein gebundene CO₂ frei gesetzt. Bei diesem Vorgang werden rund zwei Drittel der direkten CO₂-Emissionen frei gesetzt. Nur ein Drittel der Emissionen fallen bei der Gewinnung der hierbei benötigten Energie an. Daher wäre selbst durch den Einsatz von 100 % erneuerbarer Energien bei der Herstellung nur ein Teil der Gesamtemissionen vermeidbar. Eine entscheidende Rolle bei der Dekarbonisierung werden deshalb künftig auch neuartige Technologien und Innovationen spielen, durch die sich die Herstellung von Zement und die Betonbauweise grundlegend verändern werden. Diese Ansätze werden in den Innovationsboxen der vorangegangenen Kapitel teilweise vorgestellt.

Dekarbonisierung von Zement und Beton

Minderungspfade und Handlungsstrategien. Eine CO₂-Roadmap für die deutsche Zement- und Betonindustrie.

Ressourcen der Zukunft für Zement und Beton

Potenziale und Handlungsstrategien. Eine Ressourcen-Roadmap für die deutsche Zement- und Betonindustrie.

Themen

CO₂-effiziente Zemente und Betone verwenden

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Klimaeffizient. Ressourcenschonend. Energiesparend.

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Beton in den Materialkreislauf zurückführen

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Energiesparen dank hoher Wärmespeicherfähigkeit von Beton

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Nachhaltig Bauen. Mit Beton.

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