Zement schädigt das Klima weniger als behauptet

Zement schädigt das Klima weniger als behauptet

Beton nimmt während seiner Lebensdauer einen grossen Teil des CO₂, das bei der Herstellung von Zement entsteht, wieder auf. Der Vorgang ist seit vielen Jahren bekannt. Trotzdem sind die Behörden bis heute nicht bereit, den Effekt bei der Berechnung der Klimawirkung von Zement zu berücksichtigen.

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von Alex Reichmuth am 3.12.2021, 05:04 Uhr
Zement trägt massgeblich zur CO2-Belastung bei: Betonwerk Oberdorf von Holcim. Bild: Keystone
Zement trägt massgeblich zur CO2-Belastung bei: Betonwerk Oberdorf von Holcim. Bild: Keystone
Die Zementindustrie steht am Pranger. Ihre Produktion ist für einen grossen Teil der CO₂-Emissionen verantwortlich. Weltweit gesehen trägt die Herstellung von Zement acht Prozent zur Kohlendioxid-Belastung bei. In der Schweiz sind es immerhin fünf Prozent.
Der Grund für die hohe Belastung ist die Umwandlung von Kalkstein in Klinker, den Hauptbestandteil von Zement. Für dieses Brennen von Kalk ist viel Energie notwendig, die heute noch immer zu einem gewissen Anteil aus fossilen Quellen kommt. Vor allem aber entsteht bei diesem Umwandlungsprozess, auch Kalzinierung genannt, aus chemischen Gründen viel Kohlendioxid. Diese sogenannten geogenen Emissionen sind inhärent und können durch keine Effizienz- oder Ersatzmassnahmen verhindert werden. Solange die Menschheit Beton nutzt und dazu Zement braucht, entsteht bei der Herstellung entsprechend viel CO₂ (siehe hier).

Bei Zement ist es ähnlich wie bei Holz

Doch übers Ganze gesehen ist die Klimabelastung von Zement ein gehöriges Stück kleiner als angenommen. Denn Beton nimmt während seiner Lebensdauer einen beträchtlichen Teil des Kohlendioxids, das bei der Herstellung von Zement freigesetzt wurde, wieder aus der Atmosphäre auf. Dieser Vorgang, der ganz natürlich und von selber abläuft, nennt sich Karbonatisierung. Chemisch gesehen ist Karbonatisierung die Umkehrung der Kalzinierung: Der im Beton enthaltene Klinker wandelt sich zurück in Kalkstein – zumindest zu einem bestimmten Teil.

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Prüfung der Qualität von Zement im Betonwerk Oberdorf von Holcim. Bild: Keystone

Es ist ähnlich wie bei Holz: Holz gilt als klimaneutraler Brennstoff, weil beim Wachsen eines Baumes gleich viel CO₂ gebunden wird, wie später bei der Verbrennung freigesetzt wird. Auch Zement als Hauptbestandteil von Beton ist zu einem gewissen Teil klimaneutral: Durch die Karbonatisierung wird ein Teil des CO₂, das bei der Produktion von Zement entstanden ist, wieder gebunden.

Poröser Beton karbonatisiert stärker

Die Karbonatisierung ist ein schleichender Prozess, der über viele Jahre stattfindet. Die Rückverwandlung von Klinker in Kalkstein stärkt die Festigkeit von Beton grundsätzlich sogar. Bei Stahlbeton allerdings kann die Karbonatisierung zum Problem werden: Sie setzt den pH-Wert von Beton herab, so dass die darin enthaltenen Stahlelemente schlechter vor Rost geschützt sind. Durch die Korrosion kann der Beton aufbrechen und zerbröckeln.
Wie intensiv die Karbonatisierung wirkt, hängt davon ab, wie stark Betonteile Wind und Wetter ausgesetzt sind. Poröser Beton karbonatisiert stärker als dichter Beton. Auch Feuchtigkeit fördert den Prozess.

Beträchtlicher Anteil des CO₂ wird aufgenommen

Es gibt diverse Abschätzungen, von welchem Karbonatisierungsgrad im Mittel ausgegangen werden kann. Eine Studie der Schweizerischen Materialprüfungsanstalt Empa im Auftrag von Cemsuisse, dem Verband der Schweizer Zementindustrie, kam 2012 zum Schluss, dass Beton während seiner primären Lebensdauer etwa 10 Prozent des zuvor ausgestossenen Kohlendioxids aufnimmt. Je nachdem, welcher Anteil des Betons wiederverwendet wird, kommen während der Recyclingphase weitere 2 und 33 Prozent an aufgenommenem CO₂ dazu (siehe hier).

Cemsuisse, der Branchenverband der Zementindustrie, rechnet konservativ und geht von einer Aufnahme von 20 Prozent der geogenen CO₂-Emissionen durch Karbonatisierung aus.


2016 publizierte das Fachmagazin «Nature Geoscience» eine Studie eines Forscherteams um Fengming Xi von der chinesischen Akademie der Wissenschaften. Demnach kann bei Beton von einem durchschnittlichen Karbonatisierungsgrad von 43 Prozent ausgegangen werden. Dieser Anteil der geogenen Emissionen wird also kompensiert (siehe hier).

Bis zu 50 Prozent klimaneutral

Der Geologe Sebastian Lüning hat in seiner «Klimaschau» auf noch aktuellere Zahlen aufmerksam gemacht (siehe hier): Laut der Aufstellung «Global Carbon Budget 2020» im Fachblatt «Earth System Science Data» vom letzten Dezember beträgt die mittlere Karbonatisierung sogar 50 Prozent. Demnach ist Zement zur Hälfte klimaneutral (siehe hier). Cemsuisse rechnet hingegen konservativ und geht von einer Aufnahme von 20 Prozent der geogenen Emissionen aus.
Der Effekt der Karbonatisierung auf die CO₂-Bilanz ist also beträchtlich. Dennoch wird er von den Behörden bei der Zurechnung der Klimawirkung von Zement bis heute übergangen.
Diese Zurechnung spielt bei der Pflicht der Zementproduzenten, Emissionszertifikate erwerben zu müssen, eine Rolle. Heute muss die Zementindustrie erst für einen Teil des Ausstosses solche Zertifikate bereithalten, und viele werden ihr gratis zugeteilt. Doch europaweit zeichnet sich ab, dass die Industrie bald ihre gesamten Emissionen mit Zertifikaten abgelten und diese kaufen muss. Die Schweiz wird hier wohl nachziehen.

Wichtiger Faktor bei Gebäudeausschreibungen

Gemäss Cemsuisse ist die Zurechnung von CO₂-Emissionen auch bei der Bewertung von Beton bei sogenannten Ökobilanzierungen wichtig. «Solche Ökobilanzierungen sind zum Beispiel bei Ausschreibungen von Gebäuden in der Schweiz zentral», schreibt Cemsuisse-Direktor Stefan Vannoni. Es geht darum, welche Baustoffe mit Blick auf ihre Klimawirkung bevorzugt zum Einsatz kommen.

Das Bundesamt für Umwelt sichert zu, «das Potenzial, die Messbarkeit sowie Chancen und Risiken der Karbonatisierung von Zement» zu untersuchen.


Warum blenden die Behörden den Effekt der Karbonatisierung aus? Was den Emissionshandel angeht, verweist das Bundesamt für Umwelt (Bafu) auf das Ausland: «Die Teilnahme am Emissionshandelssystem folgt europaweit nach einheitlich definierten Systemgrenzen.» Die Aufnahme von CO₂ durch Karbonatisierung sei in den entsprechenden Regeln nicht enthalten.

Der Bund führt ein «Fallbeispiel» an

Bezüglich der Berücksichtigung bei Ökobilanzen stellt sich das Bafu auf den Standpunkt, es sei «irreführend», Beton einen pauschalen Karbonatisierungseffekt zuzuschreiben. Denn dieser Effekt sei unter anderem von der Geometrie, der Exposition und der allfälligen Beschichtung der Betonbauteile abhängig. Das entspreche auch den Vorgaben der Vereinigung der öffentlichen Bauherren der Schweiz. Die Vereinigung habe in einem «Fallbeispiel» eines Gebäudes in Zürich gezeigt, dass dort während 60 Jahren lediglich 0,1 Prozent des CO₂, das beim Bau des Gebäudes ausgestossen wurde, durch Karbonatisierung wieder aufgenommen worden sei. Die internationale Fachliteratur kommt wie erwähnt zu ganz anderen Ergebnissen.
Das Bafu sichert aber zu, «das Potenzial, die Messbarkeit sowie Chancen und Risiken der Karbonatisierung von Zement» zu untersuchen – dies im Zusammenhang mit den Klimazielen und dem Bedarf an Negativemissionstechnologien. Die Zementproduzenten jedenfalls drängen auf eine Änderung. Die Industrie setze sich «insbesondere auf internationaler Ebene» mit Nachdruck dafür ein, dass die Karbonatisierung berücksichtigt werde, schreibt Vannoni vom Cemsuisse.

Würde die Karbonatisierung berücksichtigt, könnte die Schweizer Zementindustrie bald Dutzende von Millionen Franken sparen.


Das könnte sich finanziell lohnen. Denn der Erwerb von Emissionszertifikaten geht für die Zementindustrie ins Geld, wenn sie erst einmal ihren vollen Klimagasausstoss kompensieren muss. Die Schweizer Zementindustrie hat letztes Jahr 1,68 Millionen Tonnen an geogenen Emissionen erzeugt. Angenommen, es würde ihr ein Karbonatisierungsgrad von 50 Prozent zugestanden, würden sich die jährlichen Ersparnisse beim gegenwärtigen europäischen CO₂-Preis von 76 Euro pro Tonne auf rund 66 Millionen Franken belaufen.

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