Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) sind gerade dabei, einen zukunftsweisenden Zementersatz mit der Bezeichnung C-SINC zu entwickeln, der die CO₂-Emissionen der Bauindustrie signifikant reduzieren könnte. Die Grundlage dieser Innovation bildet ein Material, das Zement teilweise ersetzt und dabei auf CO₂-gebundene Magnesiumsilikate zurückgreift. Diese Materialien sind in der Lage, Kohlendioxid dauerhaft in mineralischer Form einzuschließen, was für den Klimaschutz von großer Bedeutung ist.

Aktuell verursacht die Herstellung von Zementklinker etwa 8 % des weltweiten CO₂-Ausstoßes, wie das KIT ausführt. Dies geschieht hauptsächlich durch chemische Reaktionen beim Brennen von Kalkstein bei hohen Temperaturen von etwa 1.450 °C. Daher wird eine nachhaltige Lösung dringend benötigt. C-SINC soll eine solche darstellen und könnte im besten Fall sogar als CO₂-Senke fungieren, sofern das CO₂ aus Industrieabgasen erfolgreich abgeschieden und chemisch in Mineralien eingebaut wird. Diese technologischen Fortschritte könnten dazu beitragen, den ökologischen Fußabdruck der Bauindustrie erheblich zu reduzieren.

Forschungsziele und Methodik

Ein zentrales Ziel der C-SINC-Forschungen ist es, die Tragfähigkeit, Dauerhaftigkeit und Sicherheit des neuen Betons zu prüfen. Das KIT kombiniert hierfür innovative Ansätze, darunter maschinelles Lernen und strukturmechanische Modelle, um belastbare Kennwerte zu erarbeiten, die unter realistischen Bedingungen Anwendung finden können. Simulationen und experimentelle Forschung arbeiten Hand in Hand, um das Verhalten des neuen Bindemittels im Beton zu analysieren.

Das Projekt ist Teil eines EU-geförderten Vorhabens, welches mit einer Fördersumme von rund vier Millionen Euro über vier Jahre unterstützt wird. C-SINC wird in Zusammenarbeit mit mehreren Partnern aus Deutschland, den Niederlanden, Belgien und Spanien durchgeführt, darunter PAEBBL AB aus Schweden, die Technische Universiteit Delft und die Katholieke Universiteit Leuven sowie spanische Forschungseinrichtungen.

Die Herausforderung der Rohstoffverfügbarkeit

Eine bedeutende Herausforderung für das Projekt besteht in der Verfügbarkeit von magnesiumhaltigen Silikaten sowie der Energiebilanz des gesamten Prozesses. Da etablierte Zementersatzstoffe wie Flugasche und Hüttensand aufgrund des Kohleausstiegs und der Transformation der Stahlindustrie knapper werden, gilt es, alternative Rohstoffe zu finden, um die nachhaltigen Anforderungen zu erfüllen.

Die Möglichkeiten des CO₂-reduzierten Betons erstrecken sich über verschiedene Bereiche im Hoch- und Tiefbau. So können Anwendungen sowohl bei Innenbauteilen wie Wänden und Treppen als auch bei Außenbauteilen wie Fassaden und Balkonen in Betracht gezogen werden. Besondere Beachtung erfahren momentane Entwicklungen, bei denen einige CO₂-arme Bindemittel zwar längere Zeit zur Erreichung der Endfestigkeit benötigen, jedoch vergleichbare Festigkeiten und Haltbarkeiten wie herkömmliche Betone bieten.

Zusätzlich hat das Concrete Sustainability Council (CSC) ein Zertifizierungssystem eingeführt, das CO₂-reduzierte Betone in vier Emissionsklassen klassifiziert. Diese Systematik stellt sicher, dass neuartige Lösungen im Bereich der Betontechnologie nicht nur ökologisch, sondern auch praktisch anwendbar sind, um tatsächlich zur Minderung der globalen Emissionen beizutragen.