Zement – Fakten

Zement
Das Wort Zement leitet sich von „Opus Caementitium“ ab, dem Beton der Römer, dessen Bindemittel auf Puzzolanen basierte (siehe „Alternativen“ S. 32). Zement wird heute in der Regel als Synonym für Portlandzement verwendet, der bereits 1824 patentiert wurde. Diese Bezeichnung wiederum geht auf den Portland-Stein zurück, einen Kalkstein, der auf der Halbinsel Portland an der englischen Kanalküste abgebaut wurde.

Bindungsfähigkeit
Die Bedeutung von Portlandzement beruht auf seiner Bindungsfähigkeit. Er ist ein hydraulisches Bindemittel, d.h. ein Stoff, der sowohl an der Luft als auch unter Wasser erhärtet und beständig ist. Er reagiert mit Wasser unter Bildung unlöslicher, stabiler Verbindungen. Diese Verbindungen, die Calciumsilikathydrate, bilden feine nadelförmige Kristalle aus, welche sich untereinander verzahnen und so zur hohen Festigkeit eines Zementmörtels oder Betons führen.

Herstellungsprozess
Die Rohstoffe (in der Regel Kalkstein, Ton, Sand und Eisenerz) werden in einer Rohmühle zusammen vermahlen. Das dabei entstehende Rohmehl wird dann bei Temperaturen von ca. 1.450°C zu so genanntem Klinker (genauer: Portlandzementklinker, siehe Bild) gebrannt.



Die entstehenden Granalien werden anschließend in einer Kugelmühle zusammen mit Gips oder Anhydrit (Calciumsulfat) zum eigentlichen Zement vermahlen. Durch die Zumahlung von unterschiedlichen Zusatzstoffen wie Hüttensand, Puzzolan, Flugasche und Kalkstein können Zemente mit verschiedenen chemischen und physikalischen Eigenschaften hergestellt werden.

Zement und Klimaschutz
Die Herstellung von Portlandzement verursachte 2007 ca. 5% der anthropogenen Treibhausgasemissionen. Sie stammen großteils aus dem Brennen des Klinkers. Einerseits werden wegen der nötigen Flammentemperaturen von 2.000°C fossile Brennstoffe wie beispielsweise Steinkohle und Petrolkoks eingesetzt, die sich nur teilweise (etwa durch Biomasse oder Abfallstoffe) ersetzen lassen. Andererseits wird bei der Umwandlung von Kalkstein in Calciumoxid (Branntkalk) CO2 freigesetzt (CaCO3 -> CaO + CO2). Auch diese Emissionen sind nur teilweise reduzierbar (siehe „Harte Nuss“ S. 34), außer man findet überhaupt ein anderes Bindemittel.

Beton
Praktisch der gesamte weltweit produzierte Zement wird mit Sand, Zuschlagstoffen und Wasser gemischt und zur Herstellung von Beton und Zementmörtel verwendet. Mörtel repräsentiert nur wenige Prozent des Verbrauchs. Beton ist dagegen nach Wasser der weltweit wichtigste Verbrauchsstoff: Derzeit werden jährlich pro Kopf der Weltbevölkerung fast drei Tonnen erzeugt. Das entspricht in etwa acht Kubikkilometern, was man sich etwa als 8.000m hohen Quader mit einer Basis von einem Quadratkilometer vorstellen kann.

Es ist nicht schwer, von Beton fasziniert zu sein, wenn man entsprechende Websites besucht (etwa www.beton.org oder www.zement.at, die Website der Vereinigung der Österreichischen Zementindustrie, VÖZ). Infraleicht-Beton etwa hat so gute Wärmedämmeigenschaften, dass man dazu keine weitere Wärmedämmung benötigt – auch keinen Verputz („Sichtbeton“). Die Energiebilanz von Beton (pro Kubikmeter) ist sogar besser als die von Leichtziegeln (siehe etwa www.nachhaltiges-bauen.de). Ultrahochfester Beton braucht keinen Bewehrungsstahl, der ansonsten die Energiebilanz verschlechtert. Man kann Beton sogar zum Heizen und Kühlen und damit zum Energiesparen einsetzen („Betonkernaktivierung“). Es gibt ihn in allen Farben, und sogar durchscheinend (siehe www.litracon.hu). Und außerdem ist er fast vollständig wiederverwertbar.

Wenn bloß der Zement nicht wäre: Beton gibt es nicht ohne die aus der Herstellung von Portlandzement stammenden CO2-Emissionen. Immerhin kann er über seine Lebensdauer einen Teil des Kohlendioxids reabsorbieren, das bei seiner Herstellung freigesetzt wurde – über die gefürchtete Betonkorrosion, eine Rekarbonisierung (CaO + CO2 -> CaCO3), vor allem im Rahmen der Wiederverwertung (Kontakt mit Luft). Wie viel, ist umstritten. Bei einer Nutzungsdauer von Betonbauwerken bis zu 100 Jahren würde das aber aus Sicht des Klimaschutzes ohnehin zu lange dauern.