Plus 2026-02-26T08:00:00Z Beton als CO₂-Senke

Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie arbeiten gemeinsam mit internationalen Partnern an einem klimaschonenden Material, das den Zement in Beton teilweise ersetzen soll. Im EU-finanzierten Projekt C-SINC beschäftigen sie sich mit einem Zement-Ersatzstoff auf Basis von Magnesiumcarbonat, der nicht nur deutlich weniger Emissionen verursachen, sondern auch aktiv Kohlenstoff speichern soll.

Beton gilt als klimaschädlicher Baustoff. Grund dafür ist vor allem der darin enthaltene Zement, der dafür sorgt, dass der Baustoff zusammenhält. Die Herstellung von Zementklinker, ein Ausgangsmaterial für Zement, verantwortet etwa 8 % des weltweiten CO₂-Ausstoßes. „Diese hohen Emissionen entstehen durch den Energieeinsatz bei der Produktion, aber vor allem auch durch die chemisch bedingte Entsäuerung von Kalkstein bei der Herstellung von Portlandzement -Klinker, das am häufigsten verwendete Bindemittel für Beton “, erklärt Professor Frank Dehn, Leiter des Instituts für Massivbau und Baustofftechnologie am Karlsruher Institut für Technologie ( KIT ).

Alternative zu Aschen und Schlacken

Viele der heute im Bauwesen genutzten Zemente werden zwar schon nicht mehr nach der klassischen Portlandzement-Rezeptur hergestellt, sondern enthalten bereits auch Zementersatzstoffe wie etwa Flugaschen aus der Kohleverstromung oder Hüttensand , also gemahlene Hochofenschlacke. Diese Materialien werden jedoch aufgrund des Kohleausstiegs und der industriellen Transformation der Stahlindustrie in absehbarer Zeit knapper.

Die Entwicklung einer nachhaltigen Alternative für die bisherigen Zementersatzstoffe ist das Ziel des EU-geförderten Projekts C-SINC mit Forschenden aus Deutschland, den Niederlanden, Belgien und Spanien. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler setzen dabei auf magnesiumhaltige Silikate, die in einem beschleunigten Mineralisierungsprozess mit CO₂ zu Magnesiumcarbonat reagieren. Dabei schließen sie das Kohlendioxid dauerhaft in mineralischer Form ein. Als so genannter sekundärer zementärer Zusatzstoff soll das Magnesiumcarbonat künftig einen Teil des Zementklinkers in Beton ersetzen.

„Indem wir das eingesetzte CO₂ gezielt aus Industrieabgasen abscheiden, also der Atmosphäre entziehen, kann Beton künftig nicht nur emissionsärmer werden, sondern aktiv als CO₂-Senke wirken“, erläutert Frank Dehn vom KIT. „Das CO₂ wird nicht einfach gespeichert, es wird chemisch in ein Mineral eingebaut. Es bleibt fest gebunden und kann so über sehr lange Zeiträume nicht wieder entweichen.“

Ziel zügige Anwendbarkeit

Koordiniert von einem Industriepartner, entwickeln die internationalen Forschungsteams im C-SINC-Projekt nicht nur neue Materialien im Labor. Zentrales Ziel ist, dass der damit gebundene Beton zeitnah als tatsächlicher Baustoff anwendbar ist. Dabei spielt das KIT eine wichtige Rolle: „Wir untersuchen mithilfe von Strategien des Maschinellen Lernens und strukturmechanischer Modelle, wie sich das Bindemittel im Beton verhält, wie wir den Beton optimal zusammensetzen und wie er sich in der Praxis bewährt“, sagt Dehn. „Das machen wir in kleinem Maßstab, aber auch in realen, großen Bauteilen.“

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Eine besondere Stärke des KIT ist die Verzahnung von Simulation, experimenteller Forschung und großmaßstäblicher realitätsnaher Prüfungen an der Materialprüfungsanstalt in Karlsruhe. Frank Dehn: „Wir können mit Simulationen und Maschinellem Lernen vorhersagen, welche Betonrezepturen funktionieren. Experimente setzen wir dann gezielt ein, um diese Prognosen zu überprüfen. So wollen wir belastbare Kennwerte erarbeiten, die zeigen, dass Beton mit dem neuen Bindemittel klimafreundlich ist und die Anforderungen an Tragfähigkeit, Dauerhaftigkeit und Sicherheit erfüllt“.