Hat ein Material eine schlechte Klimabilanz, ist es ratsam, damit so sparsam wie möglich umzugehen. Im Fall von Beton ist das Gegenteil der Fall. Die Nachfrage nach dem widerstandsfähigen und vergleichsweise günstigen Baustoff wächst weltweit. Pro Kopf gerechnet, hat sich die jährlich verbaute Betonmenge in den vergangene 40 Jahren global verdreifacht. Damit sind auch die CO2-Emissionen des Bausektors stark gestiegen.
Bausektor als Klimaproblem
Allein die Produktion von Zement, eines Grundbestandteils von Beton, verursacht rund acht Prozent des weltweiten CO2-Ausstoßes. Dafür sind hohen Temperaturen und die CO2-Freisetzung beim Brennen des Kalksteins in der Zementherstellung verantwortlich. Insgesamt hat der Bausektor laut UNEP, dem Umweltprogramm der Vereinten Nationen, mit 37 Prozent den mit Abstand größten Anteil an den globalen Treibhausgasemissionen.
Beton ist folglich ein relevanter Faktor im Kampf gegen den Klimawandel. Gleichzeitig ist Beton im Bausektor unverzichtbar, weil der Baustoff günstig, widerstandsfähig gegen Umwelteinwirkungen und leicht zu verarbeiten ist, sagt Dirk Schlicke, Leiter des Instituts für Betonbau an der Technischen Universität Graz. „Grundsätzlich ist Beton ein Qualitätsbaustoff, der viel kann und viel Gestaltungsfreiraum bietet“, so Schlicke. Doch die damit verbundenen Klima- und Umweltprobleme machten ein Umdenken im Umgang mit Beton notwendig.
Genauere Rechnung, weniger Beton
Ein Ansatz, den Schlicke mit seinem Forschungsteam verfolgt, ist, Beton sparsamer einzusetzen. Dazu können neue statistische Analyseverfahren und eine flexiblere Tragwerksplanung beitragen, wie die Forschenden der TU Graz zeigen konnten. Um die Standsicherheit einer Baukonstruktion sicherzustellen, gelten in Österreich entsprechende Normen. Die gelte es trotz materialsparendem Bauen einzuhalten, so Schlicke. „Mit den genaueren Rechenmethoden, die wir erarbeitet haben, können wir unter Einhaltung der Norm 15 bis 20 Prozent der Betonmenge einsparen“, so Schlicke.
Materialeinsparungen sind etwa bei Bodenplatten möglich, die 30 bis 40 Prozent des Betonvolumens eines Gebäudes ausmachen. Diese genaueren, betonsparenden Berechnungsmethoden müssten allerdings noch den Weg in die Praxis finden. Schlicke spricht in diesem Zusammenhang von einer „agilen Tragwerksplanung“. „Wir hoffen, dass die Tragwerksplanung hier flexibler oder eben agiler werden kann, sich gegenüber neuen Bemessungsverfahren und neuen statischen Analyseverfahren öffnet, um effizientere, schlankere und letztlich umweltfreundlichere Baukonstruktionen zu realisieren“, so Schlicke.
Recycling, statt Ressourcenabbau
Mit der weltweit großen Nachfrage nach Beton sind nicht nur Klimagefahren, sondern auch Ressourcenproblemen verbunden. Laut UNEP ist Sand nach Wasser der meistverwendete Rohstoff der Erde. 40 bis 50 Milliarden Tonnen Sand, Kies, Splitt und Schotter würden im Jahr verarbeitet, unter anderem für die Herstellung von Beton. Dadurch werden Ökosysteme gefährdet und damit verbundene wichtige Umweltfunktionen beeinträchtigt. Zur Lösung solcher Umwelt- und Rohstoffproblemen wird am Center of Sustainable Construction der TU Graz institutsübergreifend geforscht.
Ein Beispiel dafür ist die Entwicklung abfallbasierter Betonmischungen, für die Bauschutt aufbereitet wird. Die unterscheiden sich zwar in Farbe und Oberflächenbeschaffenheit von herkömmlichem Beton, könnten aber in Gebäudefundamenten verarbeitet werden, sagt Schlicke, also dort, wo man den Beton nicht sieht. In Graz wird auch an der Entwicklung gänzlich neuer Baustoffe gearbeitet, die auf herkömmlichem Zement basierenden Beton ersetzen sollen.
Deponien als Rohstofflieferanten
Dafür werden Industrieabfälle wie Schlacken und Aschen sowie Reststoffe, wie Mineralwollen und tonreiche Abbruchmaterialien zu Geopolymeren verarbeitet, die noch widerstandsfähiger und langlebiger als zementbasierter Beton sein sollen.
Laut dem Forschungsteam der TU Graz fallen in Österreich pro Jahre mehrere Millionen Tonnen mineralische Abfälle an. Davon werden derzeit noch 60 Prozent auf Deponien verbracht, wodurch wertvolle Ressourcen verloren gehen. Diese könnten für neue Baustoffe genutzt werden, um auch im Bausektor eine CO2-neutrale Kreislaufwirtschaft möglich zu machen.