Jahresbericht 2018

Beton nimmt CO2 wieder auf

In der Vergangenheit wurde die Carbonatisierung von Beton aufgrund des verminderten Korrosionsschutzes für die Bewehrung als potenzielle Schadensquelle betrachtet. Das hat sich in den letzten Jahren geändert. Denn Beton hat damit im globalen CO2-Kreislauf eine bedeutende Senkenfunktion.

Seit der Veröffentlichung einer Studie chinesischer und amerikanischer Geowissenschaftler in der Fach-zeitschrift „Nature Geoscience“ Ende 2016 ist Beton als globale CO2-Senke im Gespräch. Das Forscherteam hatte errechnet, dass zementgebundene Baustoffe 43 % jener CO2-Emissionen, die zwischen 1930 und 2013 durch Kalzinierung (diese macht ca. zwei Drittel der gesamten CO2-Emissionen aus) in der Zementproduktion freigesetzt wurden, wieder aus der Atmosphäre aufgenommen haben.

Bezieht man die Brennstoffemissionen mit ein, nehmen zementgebundene Baustoffe etwa 25 % der gesamten CO2-Emissionen aus der Zementerzeugung wieder auf, etwa 10 % in der Nutzungsphase und ca. 15 % in der Recyclingphase. Dieser Annahme folgend würden die zementgebundenen Baustoffe in Österreich jährlich 640.000 Tonnen CO2 aus der Luft aufnehmen.

Beton und Mörtel entziehen der Atmosphäre also große Mengen CO2. Dieser Eigenschaft wurde bisher weder in Lebenszyklusanalysen der Baustoffe und Bauwerke noch in nationalen Treibhausgasinventuren Rechnung getragen. Hier sind noch weitere wissenschaftliche Studien und Erkenntnisse zu erwarten. Ein gutes Verständnis der CO2-Aufnahme im Lebenszyklus von Betonkonstruktionen wird dazu führen, dass die CO2-Aufnahme gesteigert werden kann. Insbesondere im Bereich des Baustoffrecyclings liegen große Potenziale, wenn Beton klein aufgebrochen wird. Bis zu 75 % der bei der Zementherstellung freigesetzten Prozessemissionen könnten dann wieder aufgenommen werden. Forschungen, wie diese Kapazität in der Praxis genutzt werden kann, sind im Gange.

Carbonatisierung von Beton

Carbonatisierung von Beton

Beton ist ein diffusionsoffener Baustoff. Abhängig von der Qualität und Porenstruktur kann Luft mehr oder weniger tief in ihn eindringen. Dabei kommt es zu einer chemischen Reaktion. Das Kohlendioxid der Luft reagiert mit dem Calciumhydroxid im Zementstein zu Calciumcarbonat und wird dauerhaft im Beton eingebunden. Dieser Vorgang wird als Carbonatisierung bezeichnet und ist die Umkehr der Kalzinierung, also der Entsäuerung des Kalksteins, die in der Zementproduktion rund zwei Drittel der gesamten CO2-Emissionen verursacht.

Die Qualität des Baustoffs leidet unter der Carbonatisierung nicht, Beton wird dadurch sogar fester. Bei Stahlbeton ist die Carbonatbildung allerdings problematisch: Der Korrosionsschutz der Stahlbewehrung beruht auf dem hohen pH-Wert des Betons (alkalische Passivierung). Durch das Binden von CO2 mittels Carbonatbildung fällt der pH-Wert und die Bewehrung kann durch Einfluss von Feuchtigkeit und Sauerstoff korrodieren. Um das zu verhindern, muss der Beton den Bewehrungsstahl mit einer bestimmten, in den Normen festgelegten Überdeckung einschließen.