Der Bausektor stellt eine bedeutende CO₂ Emissionsquelle dar. Global gehen jährlich CO₂ Emissionen von rund 2,5 Milliarden Tonnen auf die Herstellung der Baustoffe Zement, Stahl und Aluminium für den Gebäudebau zurück. Mehr als 1,5 Milliarden Tonnen davon werden der Herstellung von Zement und Beton zugeschrieben, ca. 8 % der globalen CO₂ Emissionen. Gleichzeitig trägt die Bauwirtschaft wesentlich zur Ressourcenbeanspruchung bei. In Deutschland wurden in 2022 rund 571 Millionen Tonnen mineralische Rohstoffe aus der Umwelt entnommen. Mineralische Bauabfälle stellen mit knapp 210 Millionen Tonnen den mit Abstand größten Abfallmassenstrom dar, der entsprechend aufbereitet als wichtige Rohstoffquelle zur Baustoffproduktion dienen kann. Um die Treibhausgasemissionen und den Ressourcenverbrauch im Bausektor zu reduzieren, setzt Berlin auf nachhaltige Baustoffe und zirkuläres Bauen. Die Berliner Senatsumweltverwaltung förderte daher in drei aufeinander folgenden Projektphasen die Untersuchung und Markteinführung einer vielversprechenden Technologie mit großem Potenzial, künftig zur Verbesserung der Klimabilanz von ressourcenschonendem Recycling-Beton (RC-Beton) beizutragen. Partnerinnen von Teilprojekten der Reihe „CORE – CO₂-reduzierter R-Beton“, waren u. a. die neustark AG , die Heim Gruppe Cemex-Heim RC-Baustoffe GmbH & Co. KG, Berger Beton SE , CEMEX Deutschland AG, das ifeu Institut Heidelberg gGmbH und das Museum für Naturkunde Berlin. Im Mittelpunkt stand dabei eine Technologie der neustark AG, die aufbereitete RC-Gesteinskörnungen aus Altbeton mit biogenem CO₂ beaufschlagt. Dabei wird CO₂ über ein Injektionssystem in Verbindung mit gebrochenem Altbeton gebracht und reagiert mit dem Calcium des Altbetons zu Kalkstein in Form von Kalzit. Das entstandene Material kann gemäß der Betonproduktnorm (DIN 1045-2) analog zur klassischen RC-Gesteinskörnung in bestimmten Betonrezepturen verwendet werden und in Anteilen natürliche Gesteinskörnungen ersetzen sowie tendenziell den Bindemittelbedarf in Betonrezepturen senken. Dies schafft einen ressourcenschonenden RC-Baustoff, der gleichzeitig als CO₂-Senke dient. In Adlershof wird ein zweiter Standort für die notwendige räumliche Erweiterung des Museums für Naturkunde (MfN) entwickelt. Nachhaltigkeitsziele des Museums für Naturkunde Das Museum für Naturkunde verfolgt bei der Entwicklung der Standorte in Mitte und Adlershof ambitionierte Nachhaltigkeitsziele. Besondere Bedeutung kommt dem Bereich Bau und Baubetrieb zu. Von der gründlichen Prüfung der tatsächlichen Bedarfe über sinnfällige funktionale Anordnungen bis hin zur Optimierung einzelner Baukörper und Konstruktionen wurden die Ziele der Nachhaltigkeit in jedem Arbeitsschritt prioritär beachtet, bei gleichzeitiger Sicherstellung der angemessenen und sicheren Unterbringung der wertvollen Sammlungen. Die aus einer kompakten Sammlungsunterbringung resultierenden hohen Verkehrslasten sind nur in einem Bauwerk aus Stahlbeton zu verwirklichen. Der Neubau in Adlershof wurde aus diesem Grund als Stahlbetonskelettbau konzipiert. Der Einsatz von RC-Betonen war in diesem Kontext naheliegend und so bot sich die Gelegenheit, in Zusammenarbeit mit der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt und weiteren Partnerinnen den Einsatz des innovativen, bereits in Bauvorhaben bewährten, CO₂-speichernden CORE-Betons weiter zu untersuchen. Wo sich der CORE-Beton bei der Errichtung des Zweitstandortes des MfN in Adlershof einsetzen ließe, wurde gemeinsam unter dem Titel „CORE 3 – CO₂-reduzierter R-Beton – Phase 3“ durch die Berliner Senatsumweltverwaltung, das ifeu Institut Heidelberg, die Heim-Gruppe, die Cemex Deutschland AG und das Museum für Naturkunde untersucht. Dabei lag das Hauptaugenmerk auf dem Einsatz von RC-Gesteinskörnung, dem Einsatz aktiv karbonatisierter RC-Gesteinskörnung und dem Einsatz von klinkereffizienten Zementen zur Herstellung CO₂-armer Betone. In der praktischen Anwendung getestet werden konnte überdies die neue Normung für den RC-Beton-Einsatz (die überarbeitete DIN 1045-2), welche wesentlich größere Mengenanteile an RC-Gesteinskörnung zulässt, als es bisher der Fall war. Ziel war ein möglichst breiter Einsatz der ‚neuen‘ Betone. Im Ergebnis ist es bei einer großen Zahl der Betonbauteile möglich, Recyclingbeton mit möglichst hohen Anteilen rezyklierter Körnung zu nutzen (alle bis zu einer Druckfestigkeitsklasse von C30/37). Lediglich die Deckenplatten der Sammlungsräume, welche für besonders hohe Verkehrslasten ausgelegt sind (15 kN/m²), werden in Spannbeton und damit in konventionellem Beton ausgeführt. Insgesamt können so Bauteile in einer Menge von ca. 12.000 m³ als RC-Beton ausgeführt werden (für die Gründung ca. 6.000 m³, die Innenbauteile ca. 3.000 m³, die Außenwände ca. 1.300 m³ und das Dach ca. 1.600 m³.) Ausgehend von den für das Bauvorhaben benötigten Betonsorten (v.a. Druckfestigkeiten und Expositionsklassen) wurden unter Berücksichtigung der Projektziele und unter Beachtung der neuen Vorgaben aus dem Regelwerk (DIN 1045-2) die maximal möglichen Anteile an mineralisierter RC-Gesteinskörnung in den einzelnen Betonrezepturen abgeleitet. Der Bericht zum Projekt kann am Seitenende heruntergeladen werden. Bezogen auf den Zweitstandort in Adlershof hätte eine Herstellung aller Betonbauteile, welche im Rahmen des CORE 3 Projektes in Recyclingbeton hergestellt werden, mit einem CEM I-Beton entsprechend dem Branchenreferenzwert des C.E.C. (CONCRETE for Engineering and Contracting) einen Ausstoß von 3.200 Tonnen CO₂ zur Folge (mit deutschem Durchschnittsbeton 2.700 Tonnen CO₂). Erfolgte die Herstellung dieser Bauteile mit der hier angesetzten Referenzrezeptur (RC-Beton mit 25 % grober RC-Gesteinskörnung, CEM II/C), wäre eine Verringerung des CO₂ Ausstoßes auf 1.800 Tonnen CO₂ möglich. Ziel des Projektes ist es zu zeigen, wie durch die individuelle, den jeweiligen Bauteilen spezifisch angepasste Betonrezeptur – und unter Beachtung der novellierten DIN 1045-2 – und die Speicherung von CO₂ der CO₂-Fußabdruck pro m³ Beton weiter verringert werden kann, soweit dies Vorgaben aus dem Regelwerk zu Mindestzementgehalten ermöglichen. Bei Errichtung des Gebäudes mit den Betonrezepturen, die im Projekt in Kombination von karbonatisierter RC-Gesteinskörnung und CO₂-armer Zemente (mit gleichzeitiger Reduktion der Bindemittelgehalte) entwickelt wurden, kann der Ausstoß auf 1.360 Tonnen CO₂ reduziert werden. Dies entspricht einer Einsparung gegenüber der Referenzrezeptur um gut 430 Tonnen CO₂, was einer relativen Einsparung von knapp 25 % entspricht (inklusive CO₂-Speicherwirkung). Der detaillierte Bericht CORE 3 kann am Ende der Seite heruntergeladen werden. CORE 1: Baustoff-Entwicklung im Labor und ökologisches Potenzial Von Dezember 2020 bis April 2021 lief die erste Projektphase. Hier wurden im Labormaßstab die Grundlagen zur Baustoffentwicklung gelegt und die Erkenntnisse ökologisch und ökonomisch bilanziert und bewertet. Dazu stellte die Heim-Gruppe gebrochenen Altbeton sowie RC-Gesteinskörnungen zur Verfügung, welche die neustark AG mit CO₂ beaufschlagte und karbonatisierte. Aus diesem Material sowie aus nicht karbonatisiertem Referenzmaterial wurden bei der Firma Berger Betonrezepturen mit erhöhten Recyclinggehalten und reduzierten Zementanteilen hergestellt. Dabei wurden sowohl aktuelle als auch zukünftige regulatorische Rahmenbedingungen für RC-Beton (insbesondere Verwendung von Brechsanden 0–2 mm) beachtet. Zudem erstellte das ifeu-Institut Heidelberg eine vereinfachte Ökobilanz des Verfahrens und eine Kostenrechnung für CO₂ aus Berliner Biogasquellen. Die Ergebnisse der ersten Projektphase bestätigten das enorme ökologische Potenzial des Verfahrens. Der detaillierte Bericht CORE 1 kann unter den unten genannten Kontaktdaten angefordert werden. In der zweiten Projektphase im Mai 2021 bis Dezember 2022 startete die praktische Anwendung im großen Maßstab: In der Aufbereitungsanlage für mineralische Bauabfälle der Firma Heim wurde RC-Gesteinskörnung aus reinem Altbeton (Typ 1) mit Hilfe einer mobilen Anlage der neustark AG mit CO₂ beaufschlagt. Die karbonatisierte RC-Gesteinskörnung erhielt erstmals eine Zertifizierung und Zulassung als Zuschlag nach DIN EN 12620 für Transportbeton. Im Herbst 2022 wurden rund 200 m³ dieses Betons in einem Bauabschnitt der Quartiersentwicklung Friedenauer Höhe in Berlin eingesetzt, die im Joint Venture mit OFB Projektentwicklung und Instone Real Estate realisiert wurde. Der Beton diente u.a. als Aufbeton für Geschossdecken sowie zur Betonierung von Wänden und des Aufzugsschachts. Parallel zeigte eine Bilanzierung des Umweltforschungsinstitut ifeu Heidelberg, dass mit den entwickelten Rezepturen eine relevante Umweltentlastung über alle betrachteten Umweltwirkungskategorien hinweg möglich ist. Je höher der Anteil insbesondere an feiner RC-Gesteinskörnung, desto höher die Bindungsrate für CO₂. Die Behandlung der RC-Gesteinskörnung zeigte, dass die Klimawirksamkeit des Betons bei gleichen Eigenschaften und Einhaltung aller einschlägigen Normen durch die Kombination von karbonatisierter RC-Gesteinskörnung und Bindemittelreduktion um bis zu 20 % verringert werden kann. Der detaillierte Bericht CORE 2 kann unter den unten genannten Kontaktdaten angefordert werden. Die im CORE-Pilotvorhaben demonstrierte Praxistauglichkeit der Technologie überzeugte alle Projektbeteiligten. Bereits mehr als 10 Anlagen der Firma neustark zur CO₂-Speicherung sind in der Schweiz in Betrieb. 2023 investierte Heim erstmals in Deutschland in eine entsprechende Anlage, sodass CO₂-speichernde RC-Gesteinskörnung seitdem auf dem Berliner Markt verfügbar ist. Die erste CO₂-Speicheranlage in Deutschland wurde am 28.09.2023 feierlich durch neustark und HEIM in Anwesenheit von über 100 Gästen und Vertreterinnen und Vertretern der Politik in Berlin Marzahn eröffnet. Bei einem flächendeckenden Einsatz der im CORE-Projekt entwickelten und in der Praxis erprobten Betonrezepturen ließen sich im Land Berlin durch die Kombination von karbonatisierter RC-Gesteinskörnung und den effizienten Einsatz CO₂-armer Zemente signifikante CO₂-Einsparungen erreichen. Bilanziell anrechenbar wären die Negativemissionen aus der karbonatisierten RC-Gesteinskörnung, wenn die aktuell zur Querfinanzierung des Baustoffs auf dem privaten CO₂-Markt emittierten Zertifikate durch den Bauherrn aufgekauft würden oder ein entsprechendes Arrangement dazu mit neustark gefunden würde. Das Berliner Ausschreibungs- und Vergabegesetz (BerlAVG) verpflichtet öffentliche Auftraggeber der unmittelbaren Berliner Landesverwaltung bei der Vergabe von Bauleistungen ab einem geschätztem Auftragswert von 50.000 Euro ökologische Kriterien zu berücksichtigen und umweltfreundlichen und energieeffizienten Produkten, Materialien und Verfahren den Vorzug zu gegeben. Wesentliches Instrument zur Umsetzung dieser Vorgabe ist die Verwaltungsvorschrift Beschaffung und Umwelt (VwVBU). Die Federführung für die Entwicklung von Vorschlägen an den Senat zur Fortentwicklung der VwVBU liegt bei der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt. Verwaltungsvorschrift Beschaffung und Umwelt – VwVBU Nachhaltiges Bauen in der öffentlichen Beschaffung Nachbericht Fachdialog zirkuläres Bauen am Beispiel ressourcenschonender Beton Leitfaden für nachhaltiges Bauen des Bundesministeriums für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen Pressemitteilung der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt vom 07.10.2022 zum erstmaligen Einsatz von ressourcenschonendem und klimaverträglicherem Transportbeton in Berliner Bauvorhaben Friedenauer Höhe
Die Holcim (Süddeutschland) GmbH ist spezialisiert auf die Herstellung und den Vertrieb von Baustoffen. Das Unternehmen bietet ein breites Sortiment an Zement, Gesteinskörnungen, Beton sowie Dienstleistungen für Bauvorhaben an. Der Prozess der Zementklinkerherstellung ist sehr energieintensiv und verursacht sowohl brennstoff- als auch rohstoffbedingte Emissionen. Letztere resultieren aus den chemischen Zusammensetzungen der verwendeten Rohstoffe wie Kalkstein, Sand, Ton und z.B. eisenhaltigen Zusatzstoffen. Neben Staub sind insbesondere gasförmige Abgaskomponenten, wie NO X , NH 3 und SO X , organische Verbindungen sowie Schwermetalle von Bedeutung. In der 17. BImSchV, der für Zementwerke maßgeblichen Immissionsschutzregelung, gibt es jedoch für eine Vielzahl von Parametern (SO X , organische Gesamtemissionen, NH 3 , Hg) die Möglichkeit, rohmaterialbedingte Ausnahmen von den allgemeinen Grenzwerten zuzulassen. Am Standort Dotternhausen gelten derzeit Ausnahmen für die Emissionsgrenzwerte von CO, VOCs und NH 3 , da bisher keine Reduzierung der rohstoffbedingten Emissionen implementiert ist. Zur Minderung von NO X -Emissionen wird im Zementwerk Dotternhausen aktuell das Verfahren der selektiven nichtkatalytischen Reduktion (SNCR) betrieben. Im Rahmen des Vorhabens soll im Zementwerk der HOLCIM Süddeutschland GmbH in Dotternhausen eine Anlage zur kombinierten Abgasreinigung errichtet werden. Damit sollen zum einen die Emissionen des Zementwerks deutlich reduziert (z.B. NO X , NH 3 , VOCs, CO) und zum anderen der fossile Energiebedarf für die Emissionsminderung in Zementwerken deutlich gesenkt werden. Die Anlage besteht aus einem Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR), der mit einem Oxidationskatalysator in einer Funktionseinheit kombiniert wird. Der Oxidationskatalysator wird erstmalig in der Zementindustrie eingesetzt. Der Einsatz von Oxidationskatalysatoren wird seit langem als vielversprechende Technologie für den Einsatz in der Zementindustrie gehandelt, aufgrund des hohen technischen Risikos aber bisher noch nicht eingesetzt. Durch diese Anlagenkombination werden zukünftig sowohl brennstoffbedingte als auch rohmaterialbedingte Emissionen eingespart und gezielt insbesondere NO X , NH 3 , organische Gesamtemissionen und besonders problematische Einzelverbindungen (z. B. Benzol, PAKs, PCB) sowie CO gemindert. So sollen bei Umsetzung des Projektes im Dauerbetrieb Emissionswerte für Ammoniak unterhalb der allgemeinen gesetzlichen Anforderungen eingehalten werden: 10 Milligramm pro Kubikmeter statt 30 Milligramm pro Kubikmeter für Ammoniak im Tagesmittel. CO wird nahezu vollständig zu CO 2 oxidiert. Zusätzlich werden die Emissionen organischer Verbindungen soweit reduziert, dass keine nach 17. BImSchV allgemein zulässige rohmaterialbedingte Ausnahme für organische Emissionen erforderlich ist und ein Wert unterhalb von 10 Milligramm pro Kubikmeter im Dauerbetrieb und allen Betriebszuständen eingehalten wird. Auch bei relevanten organischen Einzelkomponenten (z. B. Benzol, Dioxine/Furane, PCB) wird eine nahezu vollständige Zerstörung erwartet. Damit werden bei erfolgreicher Umsetzung des Projektes die Emissionen unterhalb des Emissionsniveaus der aktuell fortschrittlichsten Anlagen liegen. Ziel ist, nach erfolgreicher Umsetzung des Projektes auf die Inanspruchnahme rohmaterialbedingter Ausnahmen für NH 3 , organische Gesamtemissionen und CO verzichten zu können. Darüber hinaus kann bei der innovativen Technologiekombination aus selektiver katalytischer Reduktion und einem Oxidationskatalysator auf den Einsatz fossiler Energieträger komplett verzichtet werden. Die geplante Anlagenkombination ist auf andere Anlagen der Zementindustrie und ggf. auch auf Unternehmen anderer Branchen übertragbar, da es sich bei dem Ofenabgas der Zementklinkerproduktion um ein sehr herausforderndes Umfeld für die Anwendung abgassensibler Minderungstechniken handelt. Die Demonstration der Funktionsfähigkeit des Verfahrens kann daher Hürden für andere Bereiche abbauen helfen. Weiterhin ist davon auszugehen, dass auch eine Nachrüstung von Oxidationskatalysatoren als eigenständiges Element in Werken mit Low-Dust-SCR-Anlagen und ggf. auch anderen SCR-Varianten zur weitergehenden Reduktion von organischen und CO-Emissionen möglich ist.
Branche: Glas und Keramik, Verarbeitung von Steinen und Erden
Umweltbereich: Luft
Fördernehmer: Holcim GmbH
Bundesland: Baden-Württemberg
Laufzeit: seit 2025
Status: Laufend
Die Zementherstellung eignet sich in mehrfacher Weise zur Entsorgung einer grossen Anzahl verschiedener Abfaelle aus Industrie, Haushalt, Land- und Forstwirtschaft, naemlich als Rohstoffkomponente, als Brennstoff bei der Zementklinkerherstellung sowie als hydraulischer Zusatz zum Zement. Zweck des Projektes ist die Identifikation und Charakterisierung solcher Stoffe, die Erfassung ihrer Auswirkungen auf den Herstellungsprozess und den resultierenden Zement und den Beton sowie allfaelliger Einwirkungen auf die Umwelt (Emissionen etc.). Schliesslich werden zweckmaessige Handhabungs-, Aufbereitungs- und Pruefverfahren sowie Kostenunterlagen erarbeitet.