CO₂ neutraler Beton - das ist das Ziel der deutschen Zementindustrie bis 2050. Dazu beitragen sollen die Verwendung von Recyclingmaterialien und reaktiven Sekundärstoffen sowie die Abscheidung und Nutzung von CO₂. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt K⁴ vereint solche Maßnahmen: Unter der Leitung von Heidelberg Materials zielt es darauf ab, Kalkstein bei der Klinkerherstellung zu ersetzen und CO₂ durch Karbonatisierungshärtung in Betonsteinprodukten einzubinden.

 

 

 

Auf dem Weg zu CO₂-neutralem Beton

 

Nachhaltiges Wirtschaften ist ein Grundsatz der Zementindustrie. Zentrale Aufgaben der energieintensiven Branche sind seit jeher die Optimierung der CO₂-Bilanz und die Steigerung der Energieeffizienz. Auch wenn die Zementindustrie innerhalb der letzten Jahre schon beachtliche Erfolge bei der Reduzierung der CO₂-Emissionen vorweisen kann, braucht es neue Wege, damit Beton CO₂-neutral wird. Dafür müssen Maßnahmen in allen Prozessstufen miteinander kombiniert werden: in der Klinker-, der Zement- und auch der Betonherstellung. Genau hier setzt K⁴ an und nutzt dabei das Potenzial eines Materials, das bisher als Rohmehlkomponente und potenzieller Ersatz für primären Kalkstein kaum Beachtung fand: hydratisierter, erhärteter Zementstein, auch RCP (Recycled Concrete Paste) genannt.

 

 

Recycled Concrete Paste als Basis für CO₂-Minderung und Ressourcenschonung

 

K⁴ vereint die direkte Vermeidung prozessbedingter CO₂-Emissionen in der Klinkerherstellung und die dauerhafte Einbindung von CO₂ in Beton durch Karbonatisierungshärtung. Die Entwicklung kalkarmer, belitischer Klinker auf Basis von RCP ist der grundlegende Ansatz der CO₂-Reduktionsstrategie. RCP, der hydratisierte, erhärtete Zementstein in Altbeton, vermeidet als weitgehend CO₂-freie Kalziumquelle CO₂-Emissionen in der Klinkerherstellung. Darüber hinaus zeichnen sich belitische Klinker durch einen geringeren Kalziumbedarf aus, so dass das CO₂-Reduktionspotenzial maximiert und Primärressourcen geschont werden können. In der anwendungsorientierten Zement- und Betonentwicklung zielt K⁴ auf die Verwendung dieser karbonatisierungsaffinen, CO₂-armen Klinker zur Herstellung von karbonatisierungsgehärteten Betonsteinprodukten ab. Durch diesen speziellen Härtungsprozess können signifikante CO₂-Mengen in das fertige Produkt dauerhaft eingebunden werden.

 

 

Wettbewerbsfähig dank nachhaltiger Technologien und Produkte

 

K⁴ generiert das Know-How und die Technologie für eine signifikante CO₂-Reduktion durch die Herstellung kalkarmer Klinker in Verbindung mit dem Ersatz von Kalkstein als Rohstoff durch RCP. Dies eröffnet ein bedeutendes CO₂-Reduktionspotenzial von 530 kg CO₂ je Tonne Klinker. Die Verwendung der aus diesen Klinkern hergestellten CO₂-armen Zemente in karbonatisierungsgehärteten Betonsteinprodukten ermöglicht in Deutschland eine jährliche Reduktion von etwa 1,7 Millionen Tonnen CO₂-Emissionen durch Vermeidung und dauerhafte Einbindung. Diese aktive Minderung der CO₂-Emissionen ermöglicht der deutschen Zementindustrie, auch bei weitreichender Reduktion der EU-Emissionszertifikate, weiterhin wettbewerbsfähig zu sein. Damit trägt K⁴ nicht nur zu nachhaltiger Zement- und Betonproduktion bei, sondern auch zum Erhalt des Produktions- und Wissenschaftsstandortes Deutschland. Die Entwicklung und Umsetzung des Konzepts erfolgen hierbei im Rahmen einer transdisziplinären Kooperation zwischen Vertretern der Zement- und Betonindustrie (Heidelberg Materials AG), Spezialisten für Betonprodukte (Lithonplus GmbH & Co. KG), der thermischen Verfahrenstechnik, Material- und Prozessentwicklung (IBU-tec advanced materials AG), Produzenten von Betonhärtungsanlagen (Kraft Curing Systems GmbH) sowie durch Einbindung renommierter Institute aus der grundlagen- und anwendungsorientierten Forschung (cbm Centrum Baustoffe und Materialprüfung der Technischen Universität München, GeoZentrum Nordbayern - Lehrstuhl für Mineralogie der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg).