Dass Gebäude aus Holz als CO2-Senken genutzt werden können, hat bereits die Studie eines Wissenschaftlerteams gezeigt, die unter dem Titel „Buildings as a global carbon sink“ in der Zeitschrift Nature Sustainability vorgestellt wurde. Demnach vermeidet der Baustoff Holz zum einen die Treibhausgasemissionen aus der Zement- und Stahlproduktion, zum anderen lassen sich damit Gebäude in Kohlenstoffsenken verwandeln, da im Bauholz das von den Bäumen zuvor aus der Luft aufgenommene und in ihren Stämmen eingelagerte CO2 gespeichert wird. Ein Forschungsteam der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) widmet sich jetzt dem Ziel, auch Zement zu einer CO2-Senke zu machen.
Das Projekt „Low Carbon Magnesium-Based Binders“ (Low CM) startet der Empa zufolge Anfang 2023 und ist auf fünf Jahre angelegt. Hintergrund ist, dass Zement mit großem Abstand der meistverwendete Baustoff ist und bei seiner Herstellung aus gebranntem Kalk große Mengen CO2 freisetzt. Die Forschenden konzentrieren sich nun auf Zemente, die nicht auf Kalkstein beziehungsweise Calciumcarbonat basieren, sondern auf Magnesiumcarbonaten. Auf der Basis des Minerals Olivin, das etwa in Norwegen in großen Mengen verfügbar ist, finden an der Empa bereits seit Jahren Forschungen zu solchen Bindemitteln statt. Vereinfacht dargestellt, lässt sich dieses aus Magnesiumsilicat gewonnene Magnesiumoxid mit Wasser und CO2 zu einem Zement verarbeiten, unterm Strich wird dabei mehr Kohlendioxid gebunden als emittiert. Allerdings gibt es bei diesen Werkstoffen noch viele offene Fragen.
In sieben Schwerpunkten wollen die Empa-Forschenden gemeinsam mit einem Team der finnischen Universität Oulu erkunden, was sich auf molekularer Ebene abspielt. Wie erhärten solche Zement bei welchen Rezepturen? Wie wirken sich Temperatur, pH-Wert und andere Faktoren wie Reaktionsbeschleuniger aus? Bleibt das Volumen eines solchen „Magnesium-Betons“ auf lange Sicht stabil? Und wie widerstandsfähig ist er? Für die Praxis könnten nach Abschluss der Grundlagenforschung zwei Produktionsverfahren zur Verfügung stehen: die Härtung mit CO2 unter erhöhtem „Gasdruck“, was sich wegen des aufwändigen Verfahrens vor allem für Betonfertigteile anbieten würde, sowie die Hydratation, also eine Härtung mit Wasser bei Umgebungsbedingungen, was sich für die Herstellung auf Baustellen eignen würde.