Erfolgsrezept für die CO2-Reduktion: Holcim entwickelt klinkerreduzierte Zemente der Zukunft

25. April 2019

Seit vielen Jahren arbeitet Holcim daran, den Klinkeranteil im Zement zu reduzieren. Dies ist aus zwei Gründen wichtig: Zum einen kann so der CO2-Fussabdruck signifikant gesenkt werden, zum anderen wird weniger Brennstoff benötigt. Holcim bietet bereits zwei Zemente mit verbesserten nachhaltigen Eigenschaften an: Optimo und Susteno. Die Grenzen des Möglichen sind aber noch lange nicht ausgeschöpft. Wie sich ein kürzlich entwickelter klinkerreduzierter Zement unter realen Bedingungen verhält, testet Holcim zurzeit gemeinsam mit Experten der ETH Zürich.

Seit Anfang 2018 entsteht in Nüziders im österreichischen Vorarlberg ein neues Büro- und Verwaltungsgebäude. Ein Teil wird mit einem neu entwickelten Zement gebaut, dessen Klinkeranteil nur noch bei rund 50% liegt. Zum Vergleich: Der in der Schweiz verwendete Zement enthält durchschnittlich rund 75% Klinker.

Zusammenarbeit mit Experten

Als Ersatz für den Klinker nutzt Holcim in diesem neuen Produkt eine Mischung aus hochwertigem Kalkstein, gebranntem Schiefer sowie Flugasche. Dazu kommt ein von Forschern der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich entwickelter, rein natürlicher Aktivator sowie sorgfältig abgestimmte Betonzusatzmittel von Sika. Gemeinsam wurden umfangreiche Untersuchungen zu Frisch- und Festbetoneigenschaften sowie Dauerhaftigkeit und Korrosion durchgeführt. Alle Eignungstests im Labor hat der Beton bestanden. Nun geht es darum, die Ergebnisse in der Praxis zu bestätigen und noch besser zu verstehen, wie sich der Beton mit dem neuartigen Zement unter realen Bedingungen verhält.

Praxistest mit der ETH

Ein Team der ETH Zürich hat hochauflösende Sensorsysteme in den Betonwänden platziert. Wandabschnitte mit klinkerreduziertem Zement werden dabei direkt mit benachbarten Bereichen verglichen, die mit herkömmlichem Zement hergestellt wurden. So wird gewährleistet, dass die unterschiedlichen Betone genau der gleichen Witterung ausgesetzt sind. Die Sensoren übertragen Daten, aus denen sich die kontinuierliche Entwicklung des pH-Wertes, der Chloridkonzentration sowie der Feuchte ablesen lassen. Damit kann beispielsweise der sogenannte Karbonatisierungsfortschritt des Betons abgeschätzt werden, welcher einen negativen Einfluss auf die Korrosion der Stahlbewehrung im Beton hat. Ein niedriger Klinkeranteil kann die Karbonatisierung und die damit zusammenhängende Korrosion zusätzlich begünstigen.
„In diesem Projekt haben wir die einzigartige Gelegenheit, gemeinsam mit Fachexperten sowohl die Herstellung von klinkerreduzierten Zementen  der neuesten Generation im Beton zu optimieren, als auch deren Einfluss in Bauteilen kontinuierlich zu überwachen – und das in durchgehend industriellem 1:1 Massstab“, sagt Peter Kruspan, Produktingenieur bei Holcim Schweiz. „Erste fundierte Auswertungen aller Analysen und Daten erwarten wir ab 2020.“

Weitere Klinkerreduktion angestrebt

Das Ende der Fahnenstange ist noch lange nicht erreicht. Holcim geht davon aus, dass der Klinkeranteil im Zement noch weiter gesenkt werden kann. Hinzu kommt, dass das Unternehmen in Zukunft den Klinker vermehrt mit lokalen, erneuerbaren Sekundärressourcen ersetzen möchte. Umfassende Untersuchungen laufen bereits – allerdings erst im Labormassstab. Wie im aktuellen Projekt in Vorarlberg müssen die vielversprechendsten Zementzusammensetzungen letztlich ebenfalls den Praxistest im industriellen Massstab bestehen, bevor sie auf den Markt kommen.

Nutzung von lokalen Recyclingstoffen

Der erste erfolgreiche Zement dieses Typs ist seit 2018 in der Schweiz auf dem Markt. Der ressourcenschonende Zement Susteno 3R ist der erste normierte Zement weltweit, der hochwertig aufbereitetes Mischgranulat aus Rückbauprojekten als Klinkerersatz enthält. Durch die Wiederverwertung des Rückbaumaterials ist es Holcim gelungen, erstmals ein Produkt zu schaffen, das alle Aspekte des geschlossenen Stoffkreislaufs erfüllt.