Klassische Betonsteine enthalten Zement. Die Herstellung des Bindemittels wiederum verursacht große Mengen klimaschädlicher CO2-Emissionen. Doch zwei belgische Unternehmen haben in jahrelanger Forschungsarbeit eine Alternative entwickelt. Mithilfe der „Carbstone-Technologie“ lassen sich Beton-Mauersteine herstellen, die keinen Zement enthalten und darüber hinaus auch noch jede Menge CO2 speichern.
Hinter den Carbstone-Mauersteinen stehen die beiden belgischen Unternehmen Masterbloc und Orbix. Der Baustoffhersteller Masterbloc mit Stammsitz in Maasmechelen vertreibt seine Produkte europaweit und ist vor allem für seine Stapelsteine aus Beton bekannt. Der Kreislaufwirtschaftsexperte Orbix aus Genk dagegen hat sich mit Technologien einen Namen gemacht, die es ermöglichen, Metallschlacke aus der Stahlindustrie zu entmetallisieren und dadurch zur Wiederverwertung als Zementersatz in der Bauindustrie nutzbar zu machen.
Metallschlacke statt Zement
Auch für die Carbstone-Betonsteine kommt aufbereitete Metallschlacke als Zementersatz zum Einsatz. Das ist an sich nichts Neues. In der Baustoffindustrie ist es seit vielen Jahren gang und gäbe, Aschen und Schlacken aus der Kohle- und Metallindustrie derartig wiederzuverwenden (siehe auch BaustoffWissen-Artikel „ Aschen und Schlacken: Wertvolle Zuschlagstoffe für Baustoffe “). Selbst in die Zementnormen ist diese Praxis längst eingegangen. So listet die DIN EN 197-1 fünf Hauptzementarten auf (CEM I–V). Vier davon enthalten industrielle Abfallstoffe als Zementersatz.
Bei den Carbstone-Mauersteinen wird Zement allerdings nicht nur zum Teil ersetzt. Vielmehr handelt es sich um komplett zementfreien Beton. Was die Technologie darüber hinaus besonders macht, erläutert Serge Celis, CEO von Orbix: „Das Verfahren wandelt nicht nur Metallschlacke in ein Mehrwertprodukt um, sondern nutzt auch das von den Unternehmen ausgestoßene CO2 und speichert dauerhaft eine beträchtliche Menge CO2.“
Tatsächlich nehmen die Steine während der Herstellung Kohlendioxid auf, während des Produktionsprozesses wird mehr CO2 aufgenommen als ausgestoßen. Es handelt sich also um CO2-negative Baustoffe. Diese stehen zudem für echte Kreislaufwirtschaft. Nach Angaben von Masterbloc bestehen Carbstone-Blöcke zu 100 % aus mineralischen Restfraktionen und sind endlos wiederverwertbar. Zermahlt man sie, bleibt nichts als Sand und Kies übrig. Zugleich wird dabei aber kein Kohlendioxid freigesetzt. Dieses ist dauerhaft gebunden – auch in den zerkleinerten mineralischen Materialien.
Karbonatisierung mit Kohlendioxid
Als Bindemittel für die Carbstone-Steine wird also statt Zement Metallschlacke aus der Stahlproduktion eingesetzt, angereichert mit Kohlendioxid. Das grundsätzliche Verfahren hat Orbix bereits vor 20 Jahren entdeckt. Dirk Van Mechelen, Leiter der Forschungs- und Entwicklungsabteilung bei Orbix, erinnert sich: „Im Jahr 2004 entdeckten wir, dass die feinsten Restfraktionen der Stahlschlacke unter dem Einfluss der begrenzten Konzentration von CO2 in der Atmosphäre aushärten. Dieses Verfahren beruht auf der Karbonatisierung bestimmter Bestandteile der Schlacke.“
Es folgten Jahre intensiver wissenschaftlicher Forschung, um den beobachteten natürlichen Prozess der Karbonatisierung zu beschleunigen. Zu diesem Prozess kommt es, weil die Stahlschlacke Kalziumoxid enthält, das mit Kohlendioxid reagiert. Diese Reaktion ist das, was man als Karbonatisierung bezeichnet. Dabei entsteht Kalziumkarbonat, das besser unter dem Namen Kalkstein bekannt ist.
Im Jahr 2011 ließ sich Orbix seine Carbstone-Technologie patentieren. Anschließend dauerte es noch mal rund zehn Jahre bis zum Beginn der ersten industriellen Produktion. Seit Ende 2022 laufen im Masterbloc-Werk Maasmechelen täglich zementfreie, CO2-gebundene Mauersteine vom Band. Nach Angaben des Herstellers unterscheiden sie sich in Sachen Qualität, Festigkeit und Formstabilität nicht von herkömmlichen Betonsteinen.
Viele Vorteile
„An sich ist die Karbonatisierung ein recht einfaches Verfahren, das es auch schon seit mehr als hundert Jahren gibt, aber bisher war es noch niemandem gelungen, die Technik für die Herstellung von Qualitätsmauersteinen einzusetzen“, sagt Bjorn Gubbels. Der Masterbloc-CEO sieht in der Karbonatisierung eine Reihe von Vorteilen. „Natürlich können wir mit Baustoffen aus der Kreislaufwirtschaft nicht sämtliche Emissionen eliminieren, wir können aber sehr wohl zu einer erheblichen Reduzierung beitragen, gerade weil die Zementherstellung der zweitgrößte CO2-Verursacher weltweit ist.“
Nach Angaben von Masterbloc nehmen Carbstone-Blöcke auch nach der Herstellung weiterhin Kohlendioxid aus der Umgebungsluft auf und werden dadurch immer härter. Neben der klimafreundlichen Eindämmung von CO2-Emissionen trägt das Verfahren auch zu einem nachhaltigeren Umgang mit den Gesteinskörnungen bei, die für Beton typischerweise zum Einsatz kommen. Bjorn Gubbels: „Denken Sie nur an den Sand und den Kies, den man aus den Millionen Tonnen von Stahlschlacken zurückgewinnen und einer wertvollen Wiederverwendung zuführen kann.“
Masterbloc bietet die Steine in verschiedenen Formaten sowie wahlweise als Hohlblock oder als Vollsteine am. Neben normalen Betonsteinen gibt es außerdem eine Leichtbeton -Version. Bei den leichten „Climasono“-Steinen ersetzt der Hersteller die größeren Kieselsteinfraktion durch Blähton -Granulat.
