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Zement - Ökobilanz

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Bindemittel

Durch Brennen von Kalkstein CaCO3 (65-90 Gew.-%) und Ton bis ca. 1500 °C entsteht Portlandzement-Klinker, der fein zermahlen Zement ergibt.
Verwendung: als hydraulisches Bindemittel für die Herstellung von →Beton, Mörtel, Putz, Estrich etc.

Herstellung

Energieverbrauch (Graue Energie)
Zement (Durchschnittswert)
ca. 4355 MJ/t
Zement mit 25 % Flugasche
ca. 3200 MJ/t
Zement mit 30 % Hüttensand
ca. 3490 MJ/t
Schadstoffe
- hauptsächlich durch stoff- und prozessbedingte Emissionen sowie Verbrennungsgase
Bestandteile (in Massen-%)
Zement nach DIN 1164 oder bauaufsichtlich zugelassener Zement (Auswahl):
- Portlandzement (100 % Portlandzement-Klinker)
- Eisenportlandzement (94-65 % Portlandzement-Klinker, 6-35 % Hüttensand)
- Hochofenzement (64-20 % Portlandzement-Klinker, 36-80 % Hüttensand)
- Flugaschezement (85-70 % Portlandzement-Klinker, 15-30 % Flugasche)
- Trasszement (80-60 % Portlandzement-Klinker, 20-40 % Trass)
Verfügbarkeit der Rohstoffe
- Kalkstein, Ton: ausreichend
- Hüttensand, Flugasche u.ä.: begrenzt (Flugasche alte Bundesländer ca. 3 Mio. Tonnen)

Nutzung

Schadstoffe bei der Verar­beitung am Bau und im eingebauten Zustand
- bei Staubentwicklung Atemschutz empfehlenswert (Grenzwert und Einstufung für Port- landzement: MAK 5 mg/m³ gemessen in der einatembaren Fraktion)
- bei Hautkontakt allergische Dermatosen („Maurerkrätze“) möglich, „Maurerkrätze“-Risiko bei Verwendung chromatarmer Zemente stark vermindert (Chromatgehalt < 2ppm)
- in eingebautem Zustand keine Schadstoffemissionen zu erwarten

Rückbau

Entsorgung
- siehe →Beton
Verwertung
- siehe →Beton
Rückbauaufwand
- siehe →Beton

Zusammenfassung

Zement wird durch Brennen aus Kalkstein und Ton hergestellt. Der gebrannte „Zementklinker“ wird anschließend mit einem Zusatz von Gipsstein (meist REA-→Gips) oder Anhydrit (bis 5 M.-%) und Mahlhilfen fein gemahlen.
Nachhaltigkeit:
Die Zementherstellung ist in Deutschland auf ca. 50 Werke verteilt, woraus sich ein dichtes Versorgungsnetz mit meist kurzen Transportwegen ergibt. Etwa 15% des Zementbedarfes werden importiert. Zulieferstoffe wie Sekundärbrenn- und -rohstoffe können jeweils im Umkreis von ca. 100 km bezogen werden.
Zement besteht aus Zementklinker und Zumahlstoffen unterschiedlichster Herkunft. Wichtigste Grundstoffe sind Kalkstein und Ton, die i.d.R. getrennt abgebaut werden. Die eigentliche Zementproduktion ist das Brennen des Klinkers in Drehrohröfen bis zur Sinterung (ca. 1450 °C). Pro Tonne erzeugtem Zement fallen dabei ca. 870 kg CO2-Äq. an, zu ca. einem Drittel bedingt durch den Energieeinsatz, zu ca. zwei Dritteln prozess- bzw. stoffbedingt (Dekarbonatisierung). Zementfabriken gelten nach Kraftwerken und Fahrzeugen mit einem Anteil von sieben Prozent als der drittgrößte CO2-Emittent der Welt (New Scientist, Bd. 155, S. 14, 1997).
Ein Ansatz zur Reduzierung der Emissionen ist die Verminderung des Primärenergieverbrauches durch Erneuerung der Zementwerke. Die heutigen Anlagen sind zum größten Teil älter als 15 Jahre. Die Zementindustrie hat sich bis zum Jahr 2005 zu einer Reduzierung des Primärenergieverbrauches um 20 % verpflichtet. In der Erprobung ist derzeit die Stromgewinnung aus Abwärme, was den Eigenbedarf an Strom zu ca. 10 % decken kann.
Seit langem werden zur Befeuerung der Zementöfen auch Sekundärbrennstoffe wie Altreifen, Papierschlämme, Altöl, getrockneter Klärschlamm etc. eingesetzt, wodurch sich der Primärenergiebedarf um ca. 10 % vermindern lässt. Nicht zu übersehen ist dabei, dass zwar Ressourcen eingespart werden, jedoch die Schadstoffkonzentrationen in Emissionen und Produkten zunehmen. Verschiedentlich wird auch bemängelt, dass für die Mitverbrennung von Abfällen in Zementwerken großzügigere Grenzwerte gelten als für Abfallverbrennungsanlagen.
Ein weiterer Ansatz zur Emissionsreduzierung (und Rohstoffschonung) ist die Substitution des Zementanteiles durch Sekundärrohstoffe wie Hüttensand und Flugasche (→Betonzusatzstoffe) sowie durch nicht brennbare Anteile der Sekundärbrennstoffe. Zur Substitution der hierzulande produzierten 32 Mio. t Zement pro Jahr stehen ca. 3 Mio. t Flugasche und ca. 4,5 Mio. t Hüttensand zur Verfügung.
Mit Sekundärrohstoffen erhöhen sich möglicherweise die Schadstoffkonzentrationen im Zement, vor allem durch Schwermetalle. Wenn auch die Schwermetalle fest in die Zementmatrix des Betons eingebunden sind, so sollten doch zementgebundene Baustoffe anhand eines stoff- und einsatzklassenbezogenen Bewertungsschemas nach ihrer Umweltverträglichkeit differenziert werden.
Fazit:
Zement gehört zu den energieintensiven Grundstoffen und trägt mit seinen produktionsbedingten Emissionen weltweit zu signifikanten Umweltbelastungen bei. Rohstoffverbrauch und prozessbedingte Emissionen lassen sich jedoch durch neue Technologien sowie durch Einsatz von Sekundärbrennstoffen und -rohstoffen deutlich reduzieren. Aber auch in veränderten Bauweisen, die den Zement- bzw. Betonverbrauch reduzieren, liegen Optimierungspotentiale. Umweltbelastungen durch →Betonzusatzstoffe und -mittel sind i.d.R. nicht zu erwarten. Zur Vermeidung von „Maurerkrätze“ sind chromatarme Zemente empfehlenswert.

Quellen

- www.wecobis.de
- Forschungsberichte Fraunhofer IRB Verlag F 2292, F 2300, F 2323, F 2325, T 2695, T 2686/, T 2849
- Zeitschrift Beton [7/97], [2/99], [3/99], [9/99] [1/2000]
- Umweltbundesamt (Hrsg.): Texte 47/99 (Stoffflussbezogene Bausteine für ein nationales Konzept der Nachhaltigen Entwicklung)

Die vorliegenden Datenblätter wurden mit freundlicher Genehmigung des Blok Verlag dem Buch "Nachhaltiges Bauen in der Praxis" entnommen.

Verfasser der Baustoff-Datenblätter:
Bernhard Kolb, seit über 30 Jahren tätig im Bereich energieeffizientes und nachhaltiges Bauen. Zahlreiche Veröffentlichungen zum Thema.

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