Berlin - Ob die Wasserstadt in Spandau, das geplante Amazon-Hochhaus an der Warschauer Straße oder die zahlreichen Wohnungen, die an der Rummelsburger Bucht entstehen sollen – in Berlin wird an allen Ecken gebaut. Die Hauptzutat ist dabei meist Beton. Das Problem: Der Grundbestandteil Zement ist einer der größten Klimasünder überhaupt. Die energiereiche Zement-Produktion ist für mehr Treibhausgasemissionen verantwortlich als der Flugverkehr, schätzt der Londoner Think Tank Chatham House. Außerdem: Der Rohstoff Sand, der für die Herstellung von Zement und Beton benötigt wird, wird mittlerweile knapp. Ganze Küstengebiete und Inseln werden abgebaggert, um Sand zu beschaffen. 

Ändern könnte das Problem in Zukunft Abfall und Klärschlamm. Was zunächst absurd klingen mag, soll die Bauindustrie revolutionieren. Davon sind die Betriebswirtin Julia Roth und die brasilianische Umweltchemikerin Joanna Fatorelli, Gründerinnen des Berliner Start-ups Carbon Instead, überzeugt. Ihr Ziel ist es, den Zement in Teilen zu ersetzen und die Bauindustrie so nachhaltiger gestalten zu können. 

Bauindustrie ist für ein Viertel der Treibhausgase verantwortlich

Das Büro der Gründerinnen liegt im Start-up-Haus der Freien Universität Berlin in Dahlem. An diesem Februartag sind auch der Materialwissenschaftler Murtaza Akhtar und die Biotech-Ingenieurin Ankita Mitra vor Ort – sie machen das Team von Carbon Instead vollständig. Sie alle verbinde der Wunsch, den ökologischen Fußabdruck des wirtschaftlichen Handelns der Menschen zu reduzieren, so Gründerin Julia Roth. „Viele wissen gar nicht, dass allein die Zementproduktion für gut 8 Prozent der weltweiten CO2- Emissionen verantwortlich ist“, sagt die Berlinerin. „Die gesamte Industrie ist noch ein weites Stück davon entfernt, nachhaltig zu sein.“ 

Um zu erklären, wie karbonisierter organischen Abfall als Zementersatz funktionieren soll, zeigt die Betriebswirtschaftlerin einen kleinen grauen Würfel, den sie in ihrer Hand hält. „Die eine Hälfte ist hell, das ist Zement. Die andere Hälfte ist dunkel gefärbt, dort haben wir den Zement teilweise ersetzt“, erklärt sie.

Doch woraus besteht der Zement-Ersatz nun genau? „Das Material wird aus biogenen Reststoffen wie Grüngut, Klärschlämmen oder Abfällen aus der Lebensmittelindustrie gewonnen“, sagt Roth. Normalerweise werde diese Biomasse verbrannt – damit vergeude man eine Material-Ressource, so die Berlinerin. Bei der Verbrennung entweiche zudem ein großer Anteil des in der Biomasse gebundenen Kohlenstoffs in die Atmosphäre. Das Team arbeite daher an Lösungen, um die Reststoffe als Rohstoff nutzbar zu machen. Unter anderem laufe dazu ein gemeinsames Projekt mit dem Fraunhofer-Institut für Bauphysik. Ziel sei es, ein Verfahren zur Aufbereitung von karbonisierter Biomasse im industriellen Maßstab zu entwickeln, damit diese für den Einsatz in der Bauindustrie interessant werde.

Illustration: Stephanie F. Scholz
Zukunft des Wohnens

Wie sieht soziales und nachhaltiges Wohnen in Berlin aus? Können wir den Klimaschutz beim Bauen berücksichtigen? Warum können wir nicht einfach weiterleben wie bisher? Um diese Fragen zu beantworten, sprechen wir in den kommenden Wochen mit Wissenschaftlern, Gründern, Aktivisten, Visionären. Wir wollen wissen, wie sich die Stadt verändern muss, damit wir weiterhin gut wohnen können – und dabei Lösungen aufzeigen, die zum Nachdenken anregen. Für eine lebenswerte Zukunft in Berlin.

Möglich wird diese Aufbereitung durch die sogenannte Pyrolyse. Hierbei werden Abfälle oder Klärschlamm verkohlt und Pyrokohle, oft auch Pflanzenkohle genannt, entsteht. Zudem gewinnt man Gase und Öle, die zur Erzeugung von Wärme und Strom genutzt werden können. Der größte Vorteil liege darin, dass der Kohlenstoff, der in der Kohle gebunden sei, nicht wieder als CO2 zurück in die Atmosphäre gelange, sondern langfristig gespeichert werde, so Roth. „Wenn man die Pyrokohle nun bei dem Bau von Gebäuden einsetzt, bleibt er für eine lange Dauer gebunden“, erklärt Gründerin Joanna Fatorelli. Die CO2-Emissionen werden dadurch zusätzlich gesenkt. Diese Methode sei daher auch als Negativ-Emissions-Technologie anerkannt. 

Kohlenstoff wird aus dem Kreislauf entfernt

„Der Kohlenstoff wird also nicht wieder in die Atmosphäre abgegeben, sondern langfristig gespeichert“, so Fatorelli. Da Pyrokohlen aus vielen Stoffkreisläufen gewonnen werden können, sind die Bezugsquellen quasi grenzenlos. „Solange es Menschen gibt, wird es auch Abfälle geben. Und solange es biogene Abfälle gibt, können wir daraus Pyrokohle herstellen“, sagt die Umweltchemikerin.

Ganz könne die Pyrokohle den Zement allerdings nicht ersetzen. Der neue Baustoff ist ein Mix aus Pyrokohle und Zement. „Wir könnten dennoch einen großen Schritt Richtung Nachhaltigkeit machen, wenn sich unsere Technologie breit durchsetzen würde“, so Roth. Derzeit würden verschiedene Stoffströme getestet, erst danach könne das alternative Baumaterial groß produziert werden. „Erste Tests bestätigen einen positiven Effekt auf Beton. Druckfestigkeit und Biegezugfestigkeit des Baustoffs werden bei einem geringeren Zementgehalt positiv beeinflusst – wir sind sehr zufrieden“, so Fatorelli.

Foto: Volkmar Otto
Die beiden Gründerinnen Julia Roth (links) und Joanna Fatorelli vor der Start-up-Villa der FU Berlin. 

Erste Bauunternehmen und Zementhersteller zeigten bereits Interesse. Die Nachfrage sei da, denn die Klimaschutzauflagen und die knappen Rohstoffe setzen der Baubranche zu. „Es wird dringend nach klimafreundlichen Zement-Alternativen oder Carbon-Capture-Lösungen, Methoden der Kohlenstoff-Speicherung, gesucht – wir kombinieren beides“, erklärt Roth.

Es gibt viele Ideen und Ansätze für einen Zement-Ersatz

Deutschlandweit forschen daher viele Wissenschaftler und Gründer an einer günstigen und nachhaltigen Alternative. Zwei Beispiele: An der TU-Berlin forscht etwa die Biotechnologin Vera Meyer, wie Baumaterialien, Möbel und Kleidung aus Pilzen ressourcenschonend und recyclingfähig hergestellt werden können. Und Polycare, eine Firma aus dem thüringischen Suhl-Gehlberg, hat Polymerbausteine aus Wüstensand und recyceltem Plastik entwickelt. Denn Wüstensand ist im Gegensatz zu dem Sand, der für Beton genutzt wird, noch als Rohstoff reichlich vorhanden. Die Bausteine sollen vor allem Menschen in Krisenregionen oder nach Katastrophen helfen, schnell und günstig Häuser zu errichten. „Es gibt viele tolle Ideen und Ansätze, die den Zement dauerhaft ersetzen könnten“, so Fatorelli.

Der Zement-Ersatz Pyrokohle sei attraktiv, da er nicht teuer sei. „Pyrokohle ist ein sehr nachhaltiges, technologisch spannendes und günstiges Material“, sagt die Umweltchemikerin. „Vielleicht bauen wir in ein paar Jahren alle Häuser mit Sekundär-Rohstoffen und Materialien mit biogenem Ursprung wie Pyrokohle – wer weiß.“