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Jul 19, 2023

CO2-negative Baumaterialien

Vielleicht fragen Sie sich, ob Baumaterialien CO2-negativ absorbieren können

Vielleicht fragen Sie sich, ob kohlenstoffnegative Baumaterialien tatsächlich mehr Kohlenstoff absorbieren können, als bei ihrer Herstellung ausgestoßen wird. Wenn ja, dann sind Sie nicht allein, das tun viele von uns.

Tatsächlich haben viele Menschen die gleiche Frage im Kopf ... Und das ist nicht verwunderlich, da kohlenstoffnegative Gebäudesysteme noch relativ neu sind, aber sie werden auch weiterhin bestehen bleiben. Warum?

Über ein Drittel der weltweiten Treibhausgasemissionen (THG) sind auf den Gebäudesektor zurückzuführen. Und die Welt steht an einem kritischen Punkt, an dem sie die Treibhausgasemissionen reduzieren muss. Deshalb.

Zunächst hilft es, zwischen CO2-neutral und CO2-negativ zu unterscheiden.

CO2-Neutralität bedeutet, dass das Material genauso viel CO2 ausstößt wie die Menge, die es aus der Atmosphäre entfernt. Kohlenstoffnegativ zu sein bedeutet, dass das Produkt mehr CO2 aufnimmt als es abgibt.

CO2-negative Gebäudesysteme erfordern den Einsatz von Baumaterialien und -technologien, die die CO2-Emissionen des Gebäudesektors durch effektive Entfernung von CO2 aus der Luft senken können. Dies ist durch die Anwendung einer Kombination dieser Maßnahmen möglich:

Die Kohlenstoffemissionen der Bauindustrie und ihre Auswirkungen auf die Umwelt nehmen in letzter Zeit immer mehr zu. Der Gebäudesektor ist für einen großen Teil des Energieverbrauchs und der CO2-Emissionen verantwortlich.

Beim Bau eines Bauwerks gibt es einfach viele Treibhausgasquellen, beispielsweise Schwefeldioxid, Kohlenmonoxid, Kohlenstoff, Feinstaub und andere Schadstoffe. Weitere wichtige Quellen sind die Energie, die für die Produktion und den Transport von Baumaterialien, die Behandlung, die Entsorgung von Abfällen und die Nachfrage nach Baumaschinen benötigt wird.

In einem Gebäude verwendete Materialien und Produkte wie Stahl und Aluminium werden durch verschiedene Prozesse hergestellt. Dazu gehören die Rohstoffgewinnung, die Rohstoffverarbeitung, das Schmelzen, die Herstellung von Endprodukten und der Transport zu Baustellen. Jeder dieser Prozesse verbraucht Energie, ausgedrückt in Kohlenstoffemissionen.

Die Gesamtemissionen aller Baumaterialien und -produkte sowie der für deren Zusammenbau erforderlichen Konstruktion beziehen sich auf den verkörperten Kohlenstoff des Gebäudes. Der verkörperte Kohlenstoff macht etwa 20 % der gesamten Treibhausgasemissionen des Gebäudesektors aus.

Die Reduzierung des verkörperten Kohlenstoffs ist eine der praktischen Minderungsmaßnahmen für den Sektor. Und das kann durch die Entscheidung für kohlenstoffsenkende und kohlenstoffnegative Baumaterialien und -produkte erreicht werden.

Herkömmliche Bautechnologien sind für ihren Energiebedarf weitgehend auf fossile Brennstoffe angewiesen, was zu enormen CO2-Emissionen führt. Hinzu kommt, dass es diesen traditionellen Systemen oft an energieeffizienten Ansätzen mangelt. Dies führte dann zu einem höheren Energieverbrauch und höheren Kosten.

Außerdem sind herkömmliche Gebäudesysteme nicht in der Lage, Kohlenstoff aus der Umwelt zu entfernen. Auch wenn die Emissionen beim Bau reduziert werden, bleibt der CO2-Ausstoß des Gebäudes selbst positiv.

Es ist keine Option mehr, die globalen Temperaturen in Schach zu halten; es ist ein Muss. Andernfalls wird der Planet noch schlimmere Auswirkungen des Klimawandels zu spüren bekommen.

Hier kommt die Bedeutung der Umstellung auf kohlenstoffnegative Baumaterialien ins Spiel. Neben ihrer Nachhaltigkeit bieten sie auch enorme finanzielle Vorteile.

Beispielsweise kann der Einsatz erneuerbarer Energiequellen und energieeffizienter Technik zu geringeren Energiekosten sowohl für Bauherren als auch für Mieter führen. Bemerkenswerter, aber müheloser ist, dass die Fähigkeit moderner kohlenstoffnegativer Baumaterialien zur Kohlenstoffbindung CO2-Gutschriften generieren kann.

Emissionsgutschriften sind Einheiten, die durch die Reduzierung oder Entfernung von Kohlenstoff aus der Atmosphäre erworben werden. Jede Gutschrift entspricht einer Tonne CO2, die vermieden oder entfernt wird.

Die Generierung von Emissionsgutschriften verschaffte den Inhabern zusätzliches Einkommen durch den Verkauf der Gutschriften.

Nun fragen Sie sich vielleicht, welches Baumaterial den geringsten CO2-Fußabdruck hat, um die meisten Gutschriften zu erhalten?

Tatsächlich kommt es darauf an, wie das Material oder Produkt verarbeitet wird, welche Technologie dahinter steckt, wie viel Energie verbraucht wird, welche Rohstoffe verwendet werden und so weiter. Denken Sie an den verkörperten Kohlenstoff.

Beton ist kostengünstig und einfach herzustellen, was ihn zu einem beliebten Material im Bausektor auf der ganzen Welt macht. Aber das geht zu Lasten der Gesundheit der Erde –7 %der globalen Kohlenstoffemissionen.

Diese Tatsache löst unter Wissenschaftlern und Ingenieuren einen Wettlauf um die Entwicklung nachhaltigerer Baumaterialien aus. Was sind außer CO2-negativem oder grünem Beton weitere Beispiele für Baumaterialien mit geringem CO2-Ausstoß?

Lernen wir sie alle kennen.

Forschung und Entwicklung im Bereich kohlenstoffarmer Baumaterialien führten zu innovativen Produkten unter Verwendung recycelter Produkte. Hier sind einige Beispiele für kürzlich entwickelte kohlenstoffnegative Baumaterialien.

Prozesse zur Herstellung von Metallen sind sehr kohlenstoffintensiv. Aber wenn man die Leistung über den gesamten Lebenszyklus betrachtet, kann man den Gesamtenergieverbrauch senken. Denn die wiederholte Verwendung recycelter Metalle beeinträchtigt deren Eigenschaften nicht.

Auch die Wiederverwendung bestehender Metallbauteile wie Stahlsäulen und -träger ist möglich, auch ohne den vollständigen Recyclingprozess. Noch interessanter ist es zu wissen, dass Bauherren Metallprodukte verwenden können, die nicht für den Bau gedacht sind. Beispielsweise können Schiffscontainer auch beim Bau neuer Strukturen wiederverwendet werden.

Benutzen40 % Flugasche – feines Glaspulver, das hauptsächlich aus Eisen, Siliziumoxid und Aluminiumoxid besteht – hilft bei der Entfernung von Kohlenstoff in herkömmlichen Ziegeln. Es ist ein Nebenprodukt der Verbrennung von Kohle zur Stromerzeugung. Der Einsatz dieses kohlenstoffarmen Baustoffs erfolgt seit 2009.

Was Fliesen grün macht, ist die Verwendung von Keramik, die zu etwa 50 % aus recyceltem Glas und anderen Mineralien besteht. Das zu Fliesen verarbeitete Altglas wird dann für Bodenbeläge und Verkleidungen im Innen- und Außenbereich verwendet. Die funkelnden Glaskomponenten verleihen den Fliesen mehr ästhetische Qualität.

Holz besteht zu etwa 50 % aus Kohlenstoff, bezogen auf das Trockengewicht. Unter Berücksichtigung des in Holz enthaltenen Kohlenstoffs und des gespeicherten Kohlenstoffs sind viele Holzbaustoffe kohlenstoffnegativ.

Dank seiner CO2-negativen Eigenschaften erlebt Holz als beliebtes Baumaterial ein großes Comeback. Im Gegensatz zu Beton und Metall, die aus kohlenstoffintensiven fossilen Brennstoffen hergestellt werden, ist Holz ein erneuerbares Material, das dazu beiträgt, CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen.

Ein weiteres CO2-negatives Baumaterial ist Hanfbeton, der eher unbeliebt ist. Es ist ein Verbundwerkstoff aus Hanffasern und ein leimartiges Bindemittel. Hanf kann doppelt so viel Kohlenstoff aufnehmen wie ein typischer Wald.

Nebenprodukte industrieller Prozesse und recycelte Materialien, die als Ersatz für Rohstoffe bei der Herstellung von traditionellem Beton verwendet werden. Beispielsweise werden kohlenstoffintensiver Zement durch Flugasche und granulierte Hochofenschlacke ersetzt.

Ebenso kann anstelle von Zuschlagstoffen oder Sand gewaschene Kupferschlacke verwendet werden. Die Verwendung von recyceltem Granit aus Abbruchschutt trägt auch dazu bei, die Betonemissionen zu reduzieren.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, kohlenstoffarme oder sogar kohlenstoffnegative Betonblöcke herzustellen.

Eine Möglichkeit besteht darin, einen biogenen Kalkstein hinzuzufügen, ein kohlenstoffneutrales Material, das der Luft CO2 entziehen und sie so kohlenstoffnegativ machen kann.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die herkömmliche Zementmischung durch einen Zement auf Magnesiumbasis unter Verwendung von Meerwasser zu ersetzen. Es kann Kohlenstoff absorbieren, anstatt ihn wie herkömmlicher Zement abzugeben.

Auf die Herstellung von Zement, dem Hauptbestandteil von Beton, entfällt ein gewaltiger Aufwand8 % der weltweiten Gesamtemissionen. Aber es ist nicht möglich, auf die Verwendung von Betonblöcken für den Bau von Bauwerken zu verzichten.

So entstehen innovative Wege, um Beton nicht nur zu einem CO2-neutralen, sondern auch CO2-negativen Baustoff zu machen. Schließlich brauchen wir stärkere Häuser, um viel stärkeren Stürmen und Hurrikanen standzuhalten.

Was wären bei all diesen Optionen die besten CO2-neutralen Baumaterialien? Um Ihnen die Entscheidung zu erleichtern oder Ihren Auswahlprozess zu starten, stellen wir Ihnen die Top-Produkte der Branche vor.

Zwar gibt es einige Pionierunternehmen, die versuchen, sich in diesem Bereich einen Namen zu machen, aber hier sind die besten, die herausstechen.

Ganz oben auf unserer Liste der besten CO2-negativen Baumaterialien stehen die Produkte von Plantd. Plantd ist ein revolutionäres Unternehmen für nachhaltige Baustoffe, das schnell wachsendes mehrjähriges Gras in langlebige, kohlenstoffnegative Baumaterialien umwandelt.

Die patentierte CO2-arme Produktionstechnologie von Plantd hat kürzlich in einer Serie-A-Finanzierungsrunde 10 Millionen US-Dollar eingeworben. Die American Family Ventures führten die Runde an.

Sowohl die Mitbegründer als auch die Ingenieure des Unternehmens – Huade Tan und Nathan Silvernail – arbeiteten bei SpaceX zusammen und verfeinerten ihre Fähigkeiten. Dort entwerfen und bauen sie seit Jahren wichtige Systeme und Komponenten des bemannten Raumschiffs. Vervollständigt wird das Pionierteam durch den Serienunternehmer Josh Dorfman, Mitbegründer und CEO.

Mit seinem hochqualifizierten Team definiert Plantd die Wertschöpfungskette für nachhaltige, CO2-negative Baumaterialien neu.

Beginnend mit Strukturplattenprodukten für Wände und Dächer wie im Bild oben wird Plantd Baumaterialien herstellen, die einen direkten Ersatz für traditionelle Hausbauprodukte darstellen. Sie benötigen auch keine alternativen Installationstechniken.

Das Unternehmen baut schnell wachsendes mehrjähriges Gras an, anstatt Bäume zu fällen, und leistet Pionierarbeit bei neuartigen Produktionstechnologien zur Reduzierung der CO2-Emissionen. Das resultierende Produkt namens Plantd Structural Panels™ ist in der Lage, 80 % des im Feld abgeschiedenen CO2 zurückzuhalten.

Dieses CO2 wird dann in den Wänden und Dächern neuer Häuser eingeschlossen.

Ebenso wie die kohlenstoffnegativen Baumaterialien von Plantd entwickelt CarbiCrete innovative, kostengünstige Bauprodukte, die zur Reduzierung von Emissionen beitragen. Seine patentierte Technologie ermöglicht die Herstellung von zementfreiem, CO2-negativem Beton unter Verwendung von mineralischen Abfällen und CO2 als Rohstoffen.

Das Unternehmen bietet hochwertige Betonfertigteile zu geringeren Kosten und auf eine Weise an, die den CO2-Fußabdruck reduziert. Dies erregt die Aufmerksamkeit der Investoren und ermöglicht es dem Unternehmen, bisher insgesamt rund 28 Millionen US-Dollar einzusammeln. Zu den führenden Investoren gehört NGen, Kanadas Advanced Manufacturing Supercluster.

Bei Zementbeton besteht der erste Schritt des Prozesses darin, Zement mit Gesteinskörnung und Wasser zu vermischen. Mit CarbiCrete ist Zement kein Thema mehr. Stattdessen wird Stahlschlacke verwendet und mit den anderen Baustoffen vermischt.

Es ist auch erwähnenswert, dass bei der Herstellung der CMUs (Betonmauereinheiten) von CarbiCrete eine spezielle Absorptionskammer erforderlich ist, in die CO2 injiziert wird. Innerhalb von 24 Stunden erreicht der Beton seine volle Festigkeit.

Im Vergleich zu CMUs auf Zementbasis weisen CarbiCrete CMUs gleichwertige oder bessere mechanische Eigenschaften und Haltbarkeitseigenschaften auf. Sie haben auch die gleichen Wasseraufnahmeeigenschaften, weisen aber eine um bis zu höhere Druckfestigkeit auf30 %und weisen eine bessere Frost-/Tausalzbeständigkeit auf.

Die Lebenszyklusanalyse (LCA) eines Drittanbieters von CarbiCrete zeigt eine 100-prozentige Reduzierung der CO2-Emissionen durch den Verzicht auf den Einsatz von Zement.

Das Ergebnis?

Pro CMU werden 3 kg CO2 entfernt. 2 kg werden durch den Verzicht auf Zement vermieden + 1 kg wird beim Aushärten eingefangen. Mit anderen Worten: Netto-Negativemissionen durch die permanente Bindung von Kohlenstoff, der bei der Produkthärtung mineralisiert wird.

Würde man Zement als Land betrachten, wäre es der drittgrößte Kohlenstoffemittent der Welt. Es übertraf sogar ein großes Land wie Indien.

Aber ein Sozialunternehmen, GreenJams mit Sitz in Roorkee und Visakhapatnam, bietet eine Lösung. Finanzielle Unterstützung erhält das Startup durch Zuschüsse verschiedener Institutionen, darunter auch Universitäten. Es hat seine Angel-Runde in einer nicht genannten Höhe abgeschlossen.

GreenJams stellt kohlenstoffnegative Baumaterialien aus landwirtschaftlicher Biomasse und Hanfblöcken her. Ihre frühen Prototypenprodukte sehen wie folgt aus.

Sein Produkt namens Agrocrete wird aus recyceltem Material hergestellt. Seine Gründer sagten, das Produkt könne:

Die landwirtschaftlichen Reststoffe wie Reisstroh, Baumwollstängel, Bagasse usw., die zur Herstellung von Agrocrete verwendet werden, werden mit dem innovativen Produkt BINDR des Unternehmens vermischt. Es handelt sich um eine zu 100 % recycelte, kohlenstoffarme Alternative zu Portlandzement, der aus industriellen Nebenprodukten der Stahl-, Papier- und Energieindustrie hergestellt wird. So läuft das Leben von Agrocrete ab.

Agrobeton hat die gleiche Festigkeit wie ein herkömmlicher roter Ziegelstein aus dem Ofen. Dennoch weist es eine geringere Neigung zur Wasseraufnahme auf, bindet tonnenweise CO2-Emissionen und kann mindestens 75 Jahre lang verwendet werden.

Darüber hinaus sind Agrocrete-Blöcke 30 % leichter, was auch die Arbeitskosten senkt und für Maurer bequemer zu bearbeiten ist.

CO2-negative Baumaterialien wie die oben genannten reduzieren tatsächlich die Treibhausgasemissionen, wenn sie verwendet werden. Im Laufe ihres gesamten Lebenszyklus entziehen sie der Luft mehr Kohlenstoff, als sie abgeben. Sie können dazu beitragen, die Umweltauswirkungen Ihres Bauprojekts auszugleichen oder Ihr Zuhause nachhaltiger zu machen.