Beton ist klimaschädlicher als Fliegen. Algenzement könnte das ändern.

Die Zementindustrie trägt maßgeblich zum Klimawandel bei und ist für mindestens acht Prozent der jährlichen Treibhausgasemissionen verantwortlich. Ein neuer Algenkalkstein könnte der Industrie dabei helfen, klimaneutral zu werden.

Die Zementindustrie hat ihre CO2-Emissionen in den letzten zwei Jahrzehnten von 1,4 Milliarden Tonnen Kohlendioxid auf fast 2,9 Milliarden Tonnen verdoppelt. Für jede hergestellte Tonne Zement werden etwa 1.370 Pfund CO2 freigesetzt.

Laut Experten sind die Emissionsraten von Zement schneller gestiegen als die der meisten anderen Kohlenstoffquellen. Aber obwohl Zement fast viermal so viele Emissionen verursacht wie die Luftfahrtindustrie, wird er selten wegen seiner Auswirkungen hervorgehoben oder steht im Mittelpunkt von Sanierungsbemühungen und Finanzierung.

Wenn wir die Klimaziele erreichen wollen, muss die Zementindustrie laut Experten ihre jährlichen Emissionen bis 2030 um mindestens 16 Prozent senken.

Es sind Bemühungen im Gange; Im Jahr 2021 hat Kalifornien als erster US-Bundesstaat eine Reduzierung der Emissionen der Zementindustrie vorgeschrieben. Bis 2035 sind pro produzierte Tonne Zement 40-prozentige Reduzierungen gegenüber dem Niveau von 2019 erforderlich. New York verlangt von der Industrie nun auch die Festlegung eines Emissionsstandards für Zement, der bei öffentlichen Arbeiten verwendet wird. Anfang des Frühlings haben sich mehr als 50 führende Unternehmen, darunter Google, Microsoft und Salesforce, verpflichtet, kohlenstoffarme Baumaterialien wie Zement, Stahl und Aluminium zu beschaffen.

Und eine langfristig tragfähige Lösung könnte nicht mehr weit sein; Ein Forschungsteam der Colorado University in Boulder sagt, es habe herausgefunden, wie man Zement durch den Einsatz von Mikroalgen kohlenstoffneutral und sogar kohlenstoffnegativ machen kann.

„Das ist ein wirklich aufregender Moment für unser Team“, sagte Wil Srubar, leitender Hauptforscher des Projekts und außerordentlicher Professor für Bau-, Umwelt- und Architekturingenieurwesen und Materialwissenschafts- und Ingenieurprogramm der CU Boulder, in einer Erklärung. „Für die Industrie ist es jetzt an der Zeit, dieses sehr schlimme Problem zu lösen. Wir glauben, dass wir eine der besten, wenn nicht sogar die beste Lösung für die Zement- und Betonindustrie haben, um ihr Kohlenstoffproblem anzugehen.“

Das Team hat einen Zuschuss in Höhe von 3,2 Millionen US-Dollar von der Advanced Research Projects Agency – Energy (ARPA-E) des US-Energieministeriums (DOE) erhalten und wurde kürzlich vom HESTIA-Programm (Harnessing Emissions into Structures Taking Inputs from the Atmosphere) für die Entwicklung ausgewählt und den Kalkstein vergrößern.

Beton wird aus Portlandzement hergestellt – hierfür wird Kalkstein benötigt, der meist in Steinbrüchen gewonnen und bei hohen Temperaturen gebrannt wird. Dadurch werden große Mengen Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt. Die Forscher sagen jedoch, dass sie mit biologisch gewachsenem Kalkstein, der von einigen Arten kalkhaltiger Mikroalgen vollständig durch Photosynthese hergestellt wird, eine praktikable Alternative gefunden haben. Das Ergebnis ist ein Wachstum wie bei Korallenriffen, und da es CO2 aus der Atmosphäre einfängt, ist es eine klimaneutrale Alternative zu Kalkstein.

Dem Team zufolge binden die Mikroalgen das CO2, während sie einen Kalkstein produzieren, der mit dem identisch ist, der bereits verwendet wird, außer, dass die Herstellung des einen ein paar Millionen Jahre dauert, beim anderen jedoch schon geschehen in Echtzeit.

„Auf der Oberfläche bilden [die Mikroalgen] diese sehr komplizierten, wunderschönen Kalziumkarbonatschalen. Es handelt sich im Grunde um eine Kalksteinpanzerung, die die Zellen umgibt“, sagte Srubar.

„Wenn alle zementbasierten Bauten auf der ganzen Welt durch biogenen Kalksteinzement ersetzt würden, würden jedes Jahr satte 2 Gigatonnen Kohlendioxid nicht mehr in die Atmosphäre gepumpt und mehr als 250 Millionen Tonnen Kohlendioxid zusätzlich entzogen in die Atmosphäre gelangen und in diesen Materialien gespeichert werden“, sagen die Forscher.

Zeit ist von entscheidender Bedeutung. Der weltweite Bau schreitet rasant voran. Den Forschern zufolge bauen wir „in den nächsten 40 Jahren jeden Monat eine New York City“.

„Wir stellen mehr Beton her als jedes andere Material auf dem Planeten, und das bedeutet, dass es das Leben aller Menschen berührt“, sagte Srubar. „Für uns ist es wirklich wichtig, sich daran zu erinnern, dass dieses Material erschwinglich und einfach herzustellen sein muss und die Vorteile auf globaler Ebene geteilt werden müssen.“

Und weil der neue Mikroalgenzement so zugänglich ist, könnte dieser Übergang zu einer nachhaltigen Alternative laut Forscherteam „über Nacht“ erfolgen.

„Wir sehen eine Welt, in der die Verwendung von Beton, wie wir ihn kennen, ein Mechanismus zur Heilung des Planeten ist“, sagte Srubar. „Wir verfügen heute über die Werkzeuge und die Technologie, um dies zu tun.“