Basalt statt Kalkstein: Nachhaltiger Zement für die Bauindustrie

Die Suche nach umweltfreundlichen Alternativen im Bauwesen hat in Vulkangesteinen einen überraschenden Verbündeten gefunden. Dieser innovative Ansatz soll Kalkstein durch kalziumreiche Materialien ersetzen, die Emissionen bei der Herstellung von Zement drastisch senken und die moderne Nachhaltigkeit verändern.

Warum verursacht herkömmlicher Zement so starke Umweltbelastungen?

Bei der konventionellen Herstellung muss Kalkstein bei extrem hohen Temperaturen gebrannt werden. Das Verfahren benötigt enorme Mengen an Wärmeenergie und setzt den direkt im Gestein gebundenen Kohlenstoff frei. Dadurch gehört die Branche weltweit zu den grossen Verursachern von Treibhausgasen.

Selbst wenn die Industrieöfen mit sauberen Energiequellen betrieben würden, würde der im Ausgangsgestein enthaltene Kohlenstoff weiterhin chemisch freigesetzt. Die folgenden zentralen Fakten und Kennzahlen verdeutlichen das Ausmass dieser ökologischen Herausforderung in der heutigen Betonproduktion weltweit.

• Hohe Emissionen: Die Herstellung des Materials verursacht etwa 4,4 % der weltweiten Treibhausgasemissionen.
• Vergleichbare Belastung: Die gesamte erzeugte Schadstoffmenge entspricht den Auswirkungen aller Pkw weltweit.
• Abhängigkeit von Kalkstein: Kalkstein ist die wichtigste Kalziumquelle, setzt beim Erhitzen jedoch chemisch CO2 frei.
• Extreme Hitze: Die industriellen Verfahren erfordern Ofentemperaturen von mehr als 1500 Grad Celsius.
• Weltweite Nutzung: Dieser Grundstoff steckt in der Infrastruktur von Gebäuden, Brücken, Strassen und Staudämmen rund um den Globus.

Wie können Basalt und Gabbro Kalkstein im Bauwesen ersetzen?

Der von Forschenden entwickelte Ansatz setzt auf Basalt und Gabbro anstelle von herkömmlichem Kalkstein. Diese Vulkangesteine kommen in der Erdkruste häufig vor und liefern das benötigte Kalzium, ohne Kohlenstoff in ihrer Struktur zu enthalten.

Es geht dabei nicht darum, für moderne Bauwerke eine vollständig neue Rezeptur zu entwickeln. Praktisch soll das entscheidende chemische Element aus diesen Silikaten gewonnen werden, um exakt denselben handelsüblichen Portlandzement herzustellen und damit den Standard beizubehalten, den die globale Industrie bereits verwendet.

Welche Energievorzüge zeigt diese Innovation?

Den Prognosen zufolge benötigt die Herstellung mit Silikaten weniger als sechzig Prozent der Energie, die das herkömmliche Verfahren mit Kalkstein verbraucht. Diese Verringerung wäre ein grosser Fortschritt für ein nachhaltiges, kohlenstoffarmes Bauwesen.

Emissionsdaten: Drastische CO2-Reduktion

Wird Erdgas als primärer Brennstoff beim Brennen von Basalt eingesetzt, sinken die ohnehin geringen Emissionen pro Tonne deutlich.

Der Wert fällt von 609 Kilogramm Kohlendioxid auf eine bemerkenswerte Spanne zwischen 43 und 59 Kilogramm.

Auch bei der Nutzung der heutigen, belastenden Energiemixe könnte diese Technik mehr als ein Viertel der üblichen gasförmigen Emissionen einsparen. Dieser vielversprechende Ausblick lenkt den Blick auf entscheidende Aspekte der ökologischen Effizienz sowie auf den erwarteten starken Rückgang der Treibhausgase.

• Die Emissionen sinken um mehr als fünfundzwanzig Prozent, selbst bei Einsatz herkömmlicher fossiler Brennstoffe.
• Direkt adressiert wird das chemische Kohlendioxid, das bei der thermischen Zersetzung traditioneller Gesteine entsteht.
• Der gesamte Energieverbrauch während der industriellen Verarbeitung des Materials wird erheblich reduziert.

Welche Hürden muss die Industrie bei der Nutzung dieses Gesteins überwinden?

Die grosse Verfügbarkeit von Basalt bedeutet nicht automatisch, dass geeignete Lagerstätten in der Nähe bestehender Zementwerke liegen. Die gesamte Logistikinfrastruktur der Branche ist auf Kalksteinminen ausgerichtet, weshalb weitreichende Änderungen beim Transport nötig wären, um dieses neue mineralische Gestein einzubinden.

Ausserdem weisen silikatische Gesteine eine geringere Kalziumkonzentration auf als herkömmlicher Kalkstein. Die mineralische Aufbereitung erfordert zusätzliche, komplexe Schritte. Daher müssen spezifische technische Hürden berücksichtigt werden, welche die sofortige Einführung neuer Produktionsmethoden im Bauwesen erschweren.

• Das Kalzium aus silikatischen Gesteinen muss durch komplexere industrielle Verfahren konzentriert werden.
• Die traditionelle Baubranche arbeitet seit mehr als einem Jahrhundert mit denselben Lagerstätten und zeigt entsprechende Trägheit.
• Geeignete Basaltvorkommen sind logistisch nicht immer unmittelbar in der Nähe von Verarbeitungsanlagen erreichbar.

Wie kann diese Umstellung weitere Industriezweige verändern?

Die vollständige Verwertung von Basalt bietet der Industrie einen aussergewöhnlichen, verborgenen wirtschaftlichen Vorteil. Da das Gestein auch Eisen und Aluminium enthält, lassen sich diese wertvollen Elemente während der chemischen Verarbeitung als Koppelprodukte zurückgewinnen und Märkte für Stahl und Metall versorgen.

Dieser integrierte Ansatz steigert die gesamte industrielle Effizienz und erzeugt zugleich nur minimale Mengen an Umweltabfällen. Die Alternative könnte unterschiedliche Produktionsketten zusammenführen, erhebliche Gewinne ermöglichen und den endgültigen Fortschritt der ökologischen Entwicklung in der modernen Industrie festigen.

Referenzen: „Aus Silikaten gewonnenes Kalzium als Weg zu kohlenstoffarmem Portlandzement“ | Communications Sustainability