Kreislaufwirtschaft 13. Jun 2024 Von Bettina Reckter Lesezeit: ca. 2 Minuten

KIT entwickelt klimafreundlichen Zement aus Recyclingbeton

Häuser abreißen und neue daraus bauen: Das könnte mit klimafreundlichem Zement gelingen. Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat jetzt eine Pilotanlage in Betrieb genommen, mit der Recyclingbeton zu neuem Zementklinker wird. Der Clou: Das CO2 aus dem Beton wird abgefangen und direkt wieder im Zement gebunden.

In der Pilotanlage wird Belit-Zementklinker in einem elektrisch beheizten Drehrohrofen bei unter 1000 °C aus bisher kaum genutztem feinen Betonbruch und Kalk produziert.
Foto: Helmut Reis, KIT

Bei der Herstellung von Beton, dem Baustoff Nummer eins, werden weltweit etwa 6 % bis 9 % der menschengemachten CO2-Emissionen frei. Das macht verständlich, warum eine klimafreundlichere Alternative so dringend benötigt wird.

Ein Team am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat jetzt eine Pilotanlage in Betrieb genommen, mit der sich aus Recyclingbeton sogenannter Belit-Zementklinker herstellen lässt. Die Bezeichnung Belit wird ebenso wie Alit verwendet, um Klinkersorten, die geringe Mengen an Aluminium-, Eisen- und Magnesiumoxid sowie Alkalien enthalten, von reinen Silicaten zu unterscheiden.

Ausschlaggebend sei vor allem die Herstellung des Vorprodukts Zement, erklärt Peter Stemmermann vom Institut für Technische Chemie (ITC) des KIT. „Typischer Portlandzement besteht zu einem großen Teil aus Klinker, der in einem energieintensiven Verfahren aus Kalkstein gebrannt wird.“ Sein Team aber verwendet nur einen geringen Teil Kalkstein und dafür umso mehr recycelten Beton.

Energieeffizienter Drehrohrofen, CO2-Einbindung in den Beton

Außerdem konnte das KIT-Team den Energiebedarf des Verfahrens senken, indem es bei der Herstellung des Belit-Klinkers auf vollelektrische Brenntechnik für den Betrieb mit regenerativer Energie setzt. „Statt 1400 °C kommen wir mit 1000 °C Prozesstemperatur im Drehrohrofen aus“, erklärt Stemmermann. Um 40 % reduziere sich dadurch der Energieeinsatz gegenüber der herkömmlichen Klinkerherstellung.

Weiterer Clou: „Die unvermeidbaren CO2-Emissionen aus der Kalksteinreaktion im Brennofen werden aufgefangen und in einem zweiten Verfahrensschritt im Kreislaufbeton gebunden“, so Stemmermann. Dieser zweite Verfahrensschritt soll die Pilotanlage in einer zukünftigen Ausbaustufe ergänzen. Aktuell produziert die Pilotanlage ca. 100 kg Klinker pro Tag.

Wie genau der Prozess funktioniert, zeigt auch folgendes Video:

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Klimaneutral durch innovative Gesteinskörnung

Die Pilotanlage soll zeigen, dass sich die Wiederverwendung von Baustoffen lohnen kann. Grundlage sei das Recycling von Beton, sagt Rebekka Volk vom Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion des KIT, die den Ressourcenkreislauf gemeinsam mit dem Team des ITC entwickelt. „Statt hochwertige Reste zu deponieren oder im Straßenbau einzusetzen, nutzen wir Gebäude am Ende ihres Lebenszyklus als Ressource, um wieder einen hochwertigen Baustoff zu produzieren.“ Dabei lassen sich nun auch besonders feinkörnige Betonabfälle nutzen, die bisher meist deponiert werden.

Erst durch die Karbonatisierung der Gesteinskörnung wird der Kreislaufbeton aus Karlsruhe klimaneutral. Dabei wird das CO2 aus der Klinkerproduktion zur Härtung grobkörniger Betonabfälle verwendet. So lässt sich das Klimagas langfristig binden. Durch den zusätzlichen Einsatz von Prozesswärme aus der Klinkerproduktion ist auch dieser Verfahrensschritt in einem Druckbehälter besonders energieeffizient. „Es entsteht ein hochwertiger Zuschlagstoff“, betont Stemmermann. „Wir konnten zweifelsfrei nachweisen, dass die Karbonatisierung die Mikrostruktur der Gesteinskörnung verbessert, indem sie deren Porosität reduziert.“

„Die neue Pilotanlage für Recyclingbeton ist ein weiterer Meilenstein für mehr Klimaschutz und Ressourceneffizienz im Bausektor. Damit werden wichtige Ziele einer regionalen Kreislaufwirtschaft auch in der Betonherstellung – wie die Einsparung natürlicher Rohstoffe, die Vermeidung von Abfällen und die Reduzierung von Transporten – möglich“, sagte Andre Baumann, Staatssekretär im Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft, anlässlich der Einweihung der Pilotanlage.

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