Klimasünde Wohnen: Wie Bauen umweltfreundlicher werden kann

Gebäude sind für rund 40 Prozent der weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich, das liegt insbesondere an den grauen Energien und der Herstellung von Zement für Beton.

Klimasünde Wohnen © RRF

Bei der Verbrennung von Kalkstein zu Zement werden 8 Prozent der globalen Treibhausgasemissionen freisetzt. In der deutschen Industrie ist die Zementherstellung sogar für 11 Prozent der CO2-Emission verantwortlich. Aus diesem Grund wird vermehrt in die Forschung investiert, um mit innovativen Materialien und Baumethoden den CO2-Ausstoß beim Neubau zu reduzieren. Dabei stellt sich die Frage, ob Beton auch ohne Zement hergestellt werden kann.

Der Klimakiller Zement

Zement wird verwendet, um Sand und Kies zu verbinden. Einer der zahlreichen Ansätze diese Schwierigkeit zementfrei anzugehen stammt von Forschern der University of Tokyo (Institute of Industrial Science). Sie haben Sandpartikel durch eine Reaktion in Alkohol mit einem Katalysator direkt miteinander verbunden. Dabei musste das richtige Verhältnis von Sand und Chemikalie gefunden werden, um ein Produkt mit ausreichender Festigkeit zu erhalten. Schließlich wurde ein Gemisch mit Quarzsand, Wüstensand und simuliertem Mondsand entdeckt, das sogar bessere Eigenschaften als herkömmlicher Beton hat. Ein weiterer Ansatz ist die Betonherstellung mit Ton statt Zement. Dabei müssen jedoch Abstriche bei der Festigkeit gemacht werden. Für nichttragende Innenwände ist dieses Gemisch ausreichend, sodass der Zementverbrauch bereits signifikant reduziert werden könnte. Aktuell wird versucht, ob sich durch chemische Optimierung und Veränderung auch bei Beton mit Ton die Festigkeit von Beton mit Zement erreichen lässt. Durch die Forschungszulage wird die experimentelle Erforschung weiterer Verfahren zu alternativen Betonherstellung förderfähig. Da ein Bauwesen ohne Zement für die Klimabilanz von Gebäuden zentral ist, wird sogar an Zementarten geforscht, die nicht nur CO2-neutral sondern CO2-negativ sind. In der Schweiz wurde sogenannter Öko-Zement auf der Basis von Magnesiumsulfat entwickelt. Auch das Recycling von Festbeton oder Frischbeton kann einen Beitrag zum Klimaschutz leisten. Die Herstellung von Recycling-Beton ist bereits technisch möglich, allerdings sind zahlreiche Maßnahmen hinsichtlich der Schwind- und Kriecheigenschaften nötig, um die gleiche Konsistenz wie Beton zu erhalten. Auch Forschung in diesem Gebiet ist förderfähig, wenn das Ergebnis unsicher ist und der konkrete Ansatz erstmals erforscht wird. Ein weiterer Ansatz ist die Verwendung von anderen Industrie-Abfallprodukten zur Betonherstellung, etwa aus der Stahl- und Kohleindustrie. Allerdings muss bei der Forschung auch berücksichtigt werden, dass der Zement auch dafür verantwortlich ist, dass das Rosten des Stahls bei Stahlbeton verzögert wird. Andererseits besteht bei den innovativen Ansätzen die Möglichkeit, dass weitere negative Eigenschaften des Betons, etwa der geringe Wärmeschutz, ausgebessert werden. Allerdings ist Beton nicht der einzige geläufige Baustoff, der durch eine besonders negative Ökobilanz auffällt. Ziegel werden bei etwa einem Drittel der Neubauten als Wandmaterial verwendet und bei der Produktion wird viel CO2 freigesetzt. So müssen Ziegelsteine aus Ton bei etwa 1000 Grad und Lehmziegel bei etwa 900 Grad gebrannt werden. Eine Senkung der CO2-Emission ist durch die Zugabe mineralischer Additive möglich, wie das Institut für Ziegelforschung (IZF) nachweisen könnte. „Hintermauerziegeltone enthalten für gewöhnlich große Mengen an Carbonaten, die beim Brand CO2 freisetzen. Der teilweise Ersatz des Tons durch carbonatfreie Additive reduziert die Menge an Carbonaten und somit an CO2. Je weniger Carbonate also im Ton enthalten sind, desto besser für die Klimabilanz“, erklärt Alexander Knebel.

Energiebedarf im Lebenszyklus

Der Gebäudelebenszyklus beginnt mit der Errichtung und endet mit dem Abriss oder der Umnutzung. Der Bau hat dabei den höchsten Energieverbrauch. Die Bauphase fällt insbesondere aufgrund der grauen Energie so stark ins Gewicht. Das ist die unsichtbare Energie, die etwa bei der Herstellung von Bauteilen und Baustoffen wie Beton, beim Transport zur Baustelle und dem eigentlichen Bauprozess freigesetzt wird. Graue Energien sind notwendig, um ein Bauprojekt fertigzustellen und danach nutzen zu können. Allerdings macht sie etwa 50 Prozent des Energieverbrauchs im gesamten Gebäudelebenszyklus aus, obwohl die Errichtung nur einen Bruchteil der Lebensdauer ausmacht. In einem Gebäude wird Jahrzehnte gelebt, der Bau eines Mehrfamilienhauses dauert hingegen nur acht Monate und eines Hochhauses bis zu drei Jahre. Um die CO2-Bilanz von Gebäuden zu verbessern, ist somit die Reduzierung der grauen Energie essenziell. In der Regel ist deswegen die Sanierung eines Bestandsgebäudes umweltfreundlicher als der Neubau. Da Altbauten aber oft nicht oder nur eingeschränkt dem zukünftigen Raumnutzungskonzept angepasst werden können, sind Abriss und Neubau die gängigere Lösung. Im Laufe der Nutzungsdauer verschlechtert sich der Energieverbrauch kontinuierlich durch veraltete Fenster, zunehmende Mängel an der Gebäudehülle und Wartungsstau. Beim Abriss ist es wichtig, dass die Materialien mit überschaubarem Aufwand wieder genutzt werden können – verklebter Styropor ist dabei der größte Feind. Es gibt verschiedene innovative Ansätze, die ermöglichen ein Gebäude von Anfang bis Ende so energieeffizient wie möglich zu machen, das fängt an mit der digitalen Baustelle und endet mit neuen Recyclingmethoden von Baustoffen. Aber auch andere Software, etwa zur Überwachung von Lieferketten, ermöglicht einen unweltfreundlicheren Lebenszyklus.

Klimafreundliche Holzbauten als Bauweise der Zukunft

Holzbauten werden als umweltfreundliche Alternative zu Betonbauten angesehen. Bei Ein- und Zweifamilienhäusern dominiert der Baustoff bereits. Auch beim Fertigteilbau kommt hauptsächlich Holz zum Einsatz. Anders sieht das laut dem Statistischen Bundesamt hingegen bei Mehrfamilien-Wohngebäuden aus. Einer der ältesten Baustoffe wird heute als Lösung für die Ökobilanz von Neubauten betrachtet. Als einziger Wandbaustoff ist er CO2-neutral, zudem ist er vergleichsweise leicht und hat eine gute Wärmedämmung. Allerdings ist Holz nicht gleich Holz, Holz ist nur dann nachhaltig, wenn der Rohstoff aus nachhaltiger Forstwirtschaft stammt. Idealerweise aus heimischen Wäldern. Das Holz auch zum Bau von Hochhäusern geeignet ist, zeigen die ersten Holzhochhäuser in Bergen, Vancouver, Stockholm und Wien. Damit die statischen Anforderungen und Sicherheitsbestimmungen bei großen Gebäuden erfüllt werden, entstehen allerdings häufig Hybridgebäude. Sockel- und erstes Obergeschoss werden dabei massiv gebaut und darüber werden mit Holzfertigteilen die weiteren Stockwerke errichtet. Treppenhäuser und Fahrstuhlschächte sind aus Beton. Zudem werden Stahlträger zur Stabilisierung verwendet. Damit auch mit Holz immer höher gebaut werden kann, gibt es die Möglichkeit die Naturfaser leicht mit Metallen anzureichern. Bei einem Forschungsprojekt bei der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in Zürich wurden Eisenoxidpartikel in Zellen von Buchenholz eingelagert, damit Buche besser mit Temperaturschwankungen umgeht. Daneben gibt es zahlreiche weitere Versuche etwa mit Jod, um die Besiedlung von Mikroorganismen zu blockieren.

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Hannah Simons

Hannah Simons ist seit 2020 für die ibau GmbH tätig. Als Redakteurin recherchiert und verfasst sie Artikel für den News-Bereich und das Glossar. Dabei verfolgt sie das Ziel komplexe Inhalte einfach und gut verständlich aufzubereiten.