Laut einer neuen Studie von Bauingenieuren und Erdsystemwissenschaftlern der University of California, Davis und der Stanford University haben Baumaterialien wie Beton und Kunststoff das Potenzial, Milliarden Tonnen Kohlendioxid zu speichern. Die Studie wurde am 10. Januar veröffentlicht Wissenschaftzeigt, dass in Kombination mit Schritten zur Dekarbonisierung der Wirtschaft die Speicherung von CO2 in Gebäuden könnte dazu beitragen, dass die Welt Ziele zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen erreicht.
„Das Potenzial ist ziemlich groß“, sagte Elisabeth Van Roijen, die die Studie als Doktorandin an der UC Davis leitete.
Das Ziel der Kohlenstoffsequestrierung besteht darin, Kohlendioxid entweder dort, wo es entsteht, oder aus der Atmosphäre zu entnehmen, in eine stabile Form umzuwandeln und es außerhalb der Atmosphäre zu speichern, wo es nicht zum Klimawandel beitragen kann. Zu den vorgeschlagenen Plänen gehörte beispielsweise die unterirdische Injektion von Kohlenstoff oder die Speicherung in der Tiefsee. Diese Ansätze bringen sowohl praktische Herausforderungen als auch Umweltrisiken mit sich.
„Was wäre, wenn wir stattdessen Materialien nutzen könnten, die wir bereits in großen Mengen produzieren, um Kohlenstoff zu speichern?“ sagte Van Roijen.
In Zusammenarbeit mit Sabbie Miller, außerordentlicher Professorin für Bau- und Umweltingenieurwesen an der UC Davis, und Steve Davis an der Stanford University berechnete Van Roijen das Potenzial zur Speicherung von Kohlenstoff in einer Vielzahl gängiger Baumaterialien, darunter Beton (Zement und Zuschlagstoffe), Asphalt und Kunststoffe , Holz und Ziegel.
Jährlich werden weltweit mehr als 30 Milliarden Tonnen konventioneller Varianten dieser Materialien hergestellt.
Konkretes Potenzial
Zu den untersuchten Ansätzen zur Kohlenstoffspeicherung gehörte die Zugabe von Biokohle (hergestellt durch Erhitzen von Abfallbiomasse) zu Beton; Verwendung künstlicher Steine, die mit Kohlenstoff beladen werden können, als Zuschlagstoff für Beton und Asphalt; Kunststoffe und Asphaltbindemittel auf Basis von Biomasse statt fossilen Erdölquellen; und Einbeziehung von Biomassefasern in Ziegel. Diese Technologien befinden sich in unterschiedlichen Entwicklungsstadien, wobei einige noch im Labor- oder Pilotmaßstab untersucht werden und andere bereits zur Einführung verfügbar sind.
Forscher fanden heraus, dass biobasierte Kunststoffe zwar gewichtsmäßig die größte Kohlenstoffmenge aufnehmen könnten, das mit Abstand größte Potenzial zur Kohlenstoffspeicherung jedoch in der Verwendung karbonisierter Zuschlagstoffe zur Herstellung von Beton besteht. Denn Beton ist der mit Abstand beliebteste Baustoff der Welt: Jährlich werden über 20 Milliarden Tonnen produziert.
„Wenn möglich, könnte ein wenig Lagerung in Beton viel bewirken“, sagte Miller. Das Team berechnete, dass, wenn 10 % der weltweiten Betonzuschlagstoffproduktion karbonatierbar wären, eine Gigatonne CO absorbiert werden könnte2.
Die Rohstoffe für diese neuen Verfahren zur Herstellung von Baumaterialien seien überwiegend minderwertige Abfallstoffe wie Biomasse, sagte Van Roijen. Die Implementierung dieser neuen Prozesse würde ihren Wert steigern, wirtschaftliche Entwicklung schaffen und eine Kreislaufwirtschaft fördern, sagte sie.
Eine gewisse Technologieentwicklung ist erforderlich, insbesondere in Fällen, in denen die Materialleistung und das Nettospeicherpotenzial einzelner Herstellungsverfahren validiert werden müssen. Allerdings warten viele dieser Technologien nur auf ihre Einführung, sagte Miller.
Van Roijen ist jetzt Forscher am National Renewable Energy Laboratory des US-Energieministeriums. Die Arbeit wurde durch Millers CAREER-Stipendium der National Science Foundation unterstützt.
