Der Zement der Zukunft

Zement ist aus unseren modernen Bauwerken nicht mehr weg zu denken. Normalerweise wird dieser Zement in großen Öfen – wie in Zementwerken – gebrannt. Die Wissenschaftler  des KIT, des Karlsruher Institutes für Technologie – wollen ihn in Zukunft umweltfreundlich kochen. Für dieses neue Verfahren bekamen die Wissenschaftler und die Firma Schwenk-Zement in Berlin gestern Abend den deutschen Innovationspreis im Bereich Klima und Umweltschutz. Jürgen Essig stellt das neue preisgekrönte Verfahren vor.

Chemie mit Bauklötzen: Dr. Peter Stemmermann

Aus Kalk, Ton, Sandstein und Eisenerz wird Zement gebrannt, unter Einsatz großer Hitze und Energie entsteht ein graues Pulver, das dann mit Wasser vermischt zu Zement angerührt und verbaut wird. Das kennt jeder, die Wissenschaftler des KIT, des Karlsruher Institutes für Technologie machen ihren Zement nun anders, erklärt einer der Erfinder Peter Stemmermann:

Stemmermann: Wir haben einen neuen Zement erfunden, und der wird eigentlich gekocht in einem Dampfkochtopf. Und dann wird er genau so wie ein konventioneller Zement vermahlen und verpackt und kann auch genau so verarbeitet werden.

Gekocht statt gebrannt, das ist also der Trick, warum kam die Wissenschaft da nicht früher drauf und warum dauerte die Entwicklung des neuen Zements im Labor von Anfang der 90er Jahre bis heute?
Stemmermann: Um auf die Idee erst einmal zu kommen, müssen Sie Ihren Kopf darauf einstellen, dass man Zement in Wasser herstellen kann. Nun, jeder weiß, dass wenn man Zement mit Wasser anrührt, dann wird er hart. Deshalb versucht man bisher immer, ihn komplett trocken zu halten. Und da ist der Trick . Aber denen verate ich Ihnen jetzt nicht…

Denn der neue Zement hat ein riesiges Marktpotential und ist eines der absoluten Vorzeige-Projekte des KIT sagt dessen Vorstand Peter Fritz. Denn bei der Produktion braucht man nur die Hälfte der Energie und damit entsteht auch nur die Hälfte des Treibhausgases CO 2:

Peter Fritz: Wenn man das allein mal im Verhältnis sieht der weltweiten Emission von CO2 , allein durch den Flugverkehr. Wir könnten das Doppelte des weltweiten Flugverkehrs damit kompensieren – allein bei Umsetzung dieses Verfahrens.

Kein Wunder, dass die Zementindustrie gespannt nach Karlsruhe schaut. Die Schwenk-Zement KG aus Ulm zum Beispiel, sie ist an der neuen Entwicklung beteiligt, sagt der Chef des Unternehmens Gerhard Hirth:
Wenn das eintritt, was wir uns vorstellen und was in dieser Idee liegt, dann ist schon, ich will nicht sagen revolutionär, aber schon ein richtiger Schritt in der Evolution kostengünstigerer und leistungsfähigerer Zemente. Er wird nach heutigen Erkenntnissen besser sein, er wird mehr Fähigkeiten haben, er wird zielgerichteter einsetzbar sein – und das sind natürlich auch noch einmal gravierende Vorteile.

Der Autoklav - das Herzstück der Anlage (Foto: Lena Stadler)

Die Celitement Pilotanalage auf dem Campus Nord des Karlsruher Institutes für Technologie produziert derzeit rund 100 Kilogramm des neuen Baustoffs am Tag. Zur Herstellung von herkömmlichen Zement braucht man 3 Teile Kalk und einen Teil Sand. Das kommt dann in einen Ofen bei 1000 Grad wird dann CO2 ausgetrieben. Bei 1450 Grad reagieren dann Kalziumoxyd mit Quarz zu Tricalciumsilikat. Bei Celitement sieht das anders aus:

Wir brauchen für die Herstellung ein Teil Kalk. Auch diesen Kalk müssen wir aufheizen auf ungefähr 1000 Grad. Und dabei wird wieder das Klimagas CO2 frei. Aber dann machen wir ganz anders weiter. Dann nehmen wir das Kalziumoxyd, Sand und eiun bisschen Wasser – und stecken das zusammen in eine Art Dampfkochtopf. Und was dann entsteht, ist ein Calciumhydrosilikat.

Und genau das passiert in der Pilotanlage auf dem Campus Nord des KIT in Eggenstein-Leopoldshafen, erklärt Celitement Geschäftsführer Hans-Günter Meier:

Herzstück dieser Anlage ist der Autoklav. Man kann das eigentlich vergleichen mit einem Dampfkochtopf , wie man ihn von zu Hause kennt – nur mit Temparaturen um die 200 Grad und 12 Bar, in dem wir unser Vorprodukt dann synthetisieren.

Zement-Pfrüfanlage (Foto: Lena Stadler)

Vorteil: Man kann mit dem neuen Verfahren Zement mit unterschiedlichen Eigenschaften herstellen, der genau auf die Bedürfnisse verschiedener Bauprojekte zugeschnitten ist und das mit deutlich weniger Energieeinsatz und nur der Hälfte an CO 2 Emmissionen. Noch ist der neue Zement nicht auf dem Markt, aber die Karlsruher Forscher rechnen damit, dass Celitement in wenigen Jahren im großen Stil einsatzbereit sein wird. Bundesumweltminister Norbert Röttgen freut das. Bei der Verleihung des Innovationspreises sagte er, Celitement sei ein Beispiel für die Vereinbarkeit von Wirtschaftlichkeit und Umweltschutz