Halle/Wittenberg - Eine klimafreundliche Alternative zu herkömmlichem Zement haben Forschende der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und der Universidade Federal do Pará im brasilianischen Belém entwickelt. Mit einem bislang ungenutzten Abraumprodukt der Bauxitförderung als Rohstoff lasse sich der Ausstoß von Kohlenstoffdioxid (CO₂) während der Produktion um bis zu zwei Drittel senken, teilt die MLU mit. Gleichzeitig sei der alternative Zement genauso stabil wie der bisherige Portlandzement. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Sustainable Materials and Technologies veröffentlicht.

Wohnhäuser, Fabrikhallen, Treppen, Brücken, Staudämme – all das könnte ohne Zement nicht gebaut werden. Schätzungen zufolge wurden im Jahr 2020 weltweit knapp sechs Milliarden Tonnen Zement produziert, teilt die MLU mit. Die Zementproduktion sei für etwa acht Prozent der vom Menschen erzeugten CO₂-Emissionen verantwortlich.

„Bei der klassischen Produktion von Portlandzement werden verschiedene Rohstoffe, unter anderem Kalkstein, zu sogenanntem Klinker gebrannt“, erklärt Herbert Pöllmann, Professor am Institut für Geowissenschaften und Geographie der MLU. „Dabei wird Calciumcarbonat in Calciumoxid umgewandelt und eine Menge Kohlenstoffdioxid freigesetzt.“ Da CO₂ ein Treibhausgas ist, wird seit einigen Jahren an Alternativen zum Portlandzement geforscht.

Als vielversprechend gilt Calciumsulfoaluminat-Zement, bei dem ein großer Teil des Kalks durch Bauxit ersetzt wird. Allerdings ist Bauxit ein begehrtes Ausgangsprodukt für die Aluminiumherstellung und nicht unbegrenzt verfügbar. Gemeinsam mit brasilianischen Mineralogen hat das MLU-Team nun einen anderen Weg gefunden: Die Forschenden verwenden nicht reinen Bauxit, sondern ein Abraumprodukt – den Belterra-Lehm.

„Diese bis zu 30 Meter dicke Tonschicht bedeckt die Bauxitlagerstätten im Tropengürtel der Erde, beispielsweise im Amazonasbecken“, sagt Pöllmann. „Sie enthält genügend aluminiumhaltige Minerale für eine gute Qualität, ist in großen Mengen verfügbar und kann ohne zusätzliche Behandlung verarbeitet werden.“ Weiterer Pluspunkt: Der Belterra-Lehm wird ohnehin bewegt und muss für die Zementherstellung nicht extra erschlossen werden.

Ganz ohne Calciumcarbonat funktioniert die Zementherstellung nicht, doch immerhin 50 bis 60 Prozent des kohlensauren Kalks können durch Belterra-Lehm ersetzt werden, wie die MLU mitteilt. Das Verfahren hat den Aussagen zufolge noch einen weiteren umweltrelevanten Vorteil: Für den Brennprozess sind 1250 Grad Celsius ausreichend – 200 Grad weniger als beim Portlandzement. Pöllmann: „Unsere Methode setzt also nicht nur bei der chemischen Umwandlung weniger CO₂ frei, sondern auch beim Beheizen der Drehöfen.“ Nun soll in weiteren Projekten untersucht werden, ob es auch in Deutschland Abraumquellen gibt, die sich für die Zementproduktion eignen.