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Der lange Weg zu grünerem Zement – ein Interview mit Hendrik Möller von Celitement.

Klimafreundlicher Beton spielt auf unserem Markt heute keine große Rolle. Wir haben uns gefragt, wieso das so ist und haben deswegen mit Hendrik Möller, Geschäftsführer der Celitement GmbH, über grünen Zement gesprochen. Denn das Unternehmen produziert in einer Pilotanlage einen neuen Baustoff, der klimafreundlicher sein soll.

Beton ist widerstandsfähig, formbar, beständig, stabil und fast überall einsetzbar. Kein Wunder, dass er weltweit der beliebteste Baustoff ist. Doch bei der Produktion des darin enthaltenen Bindemittels Zement entstehen gewaltige Mengen an umweltschädlichem Kohlendioxid. Es gibt verschiedene Ansätze, um nach Alternativen für den klassischen Zement zu suchen. Einige Forscher experimentieren an den Einsatzstoffen. Sie verändern die Rezepturen und setzen speziell aufbereitete Tone ein. Andere Forscher zielen darauf ab, CO2 aus den Abgasen der Zementwerke abzuscheiden, damit es nicht in die Atmosphäre gelangt. Oder darauf, durch Höchstleistungsbetone eine höhere Festigkeit im Beton zu erreichen, schlankere Bauweisen zu ermöglichen und so Masse einzusparen. Es gibt auch Wissenschaftler, die sich damit beschäftigen, wie sich die CO2-Emissionen durch eine andere Bautechnik eindämmen lassen. Sie forschen an Carbon Fasern als Ersatz für den Stahl, der als Bewehrung im Beton dient. Denn sind die Bauteile dünner und leichter, könnte man ebenfalls Betonmasse einsparen.


Celitement – eine neue Art von Zement.


Alle diese Ansätze versuchen, die Zement-und Betonherstellung weniger klimaschädlich zu machen oder die insgesamt benötigten Baustoffmassen zu reduzieren. Doch vermeiden lassen sich die CO2-Emissionen bei der Zementherstellung nicht. Daher gibt es auch Experten in der Baubranche, die einen Paradigmenwechsel beim Planen von Gebäuden fordern. Häuser sollen nicht nur so ökologisch wie möglich geplant werden, sondern auch so lange wie möglich erhalten und genutzt werden. Zudem propagieren sie, besonders bei Wohngebäuden, vermehrt alternative Baustoffe zu nutzen wie Backsteine, Holz oder Lehm. 

Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Wissenschaftler einen Zement entwickelt, der durch eine drastische Veränderung des Herstellprozesses und der Rezepturen hergestellt wird: Celitement heißt das Produkt. Auch einige große Zementhersteller investieren in die Forschung. So hat das Unternehmen Schwenk Zement KG in 2009 als Kooperationspartner des KIT die Celitement GmbH mit gegründet und es dann im Januar 2020 vollständig übernommen. Welche Probleme und Chancen dieser neue Zement mit sich bringt und wie langwierig es ist, einen neuen Baustoff auf den Markt zu bringen, darüber haben wir im Interview mit Hendrik Möller, Geschäftsführer der Celitement GmbH und Mitglied der Geschäftsleitung der Schwenk Zement KG, gesprochen.


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Wir haben nachgefragt.


Celitement basiert auf denselben Rohstoffen wie herkömmlicher Zement. Ihr Produkt braucht aber weniger Kalkstein und geringere Temperaturen im Herstellungsprozess. Wie funktioniert das?
H. M.: „Vier Milliarden Tonnen Zement werden weltweit pro Jahr produziert. Die schiere Masse ist global gesehen problematisch. Zwei Drittel der CO2-Emissionen von klassischem Zement stammen aus dem dafür eingesetzten Kalkstein. Das kann ich nicht vermeiden. Diese Emissionen sind rohstoffbedingt. Wenn ich jetzt aber ein Bindemittel entwickle, das weniger Kalkstein hat, ist das natürlich ein Vorteil. Das Massenproblem löse ich damit nicht. Eine Tonne Zement und eine Tonne Celitement ist von der Masse her dasselbe. Aber bei Celitement wird viel Kalkstein durch eine Sandkomponente ersetzt. Ich muss den eingesparten Kalkstein also nicht im Drehofen entsäuern und spare damit CO2. Das ist der Trick. Am Ende kommt dennoch derselbe „Kleber“ für Betone und Mörtel raus – ein bisschen vereinfacht gesagt.“

Und hat Celitement dieselben Eigenschaften wie klassischer Zement?
H. M.: „Ja. Wir lassen nur viel, aus unserer Sicht, Überflüssiges weg. Wir produzieren quasi den reinen Kleber. Das Prinzip ist, dass wir bei Celitement eine Abkürzung nehmen und ein Zwischenprodukt direkt herstellen, das beim Einsatz von herkömmlichem Zement erst bei Kontakt mit Wasser entsteht.“

Können Sie damit den klassischen Zement ersetzen? 
H. M.: „Im Prinzip ja. Celitement ist rein rohstoffmäßig eines der wenigen Konzepte, die überhaupt eine Chance hätten, in ähnlich großen Mengen hergestellt zu werden. Aber das wird noch eine ganze Zeit dauern. Wir erheben nicht den Anspruch, diese riesigen Mengen an klassischem Zement schnell ersetzen zu können. Aber wir wollen zumindest einen innovativen und völlig neuen Weg aufzeigen, wie die rohstoffbedingten CO2-Emissionen bei der Zementherstellung verringert werden können.“


Zementherstellung eine Erklärung.

Zement ist ein graues Pulver, das mit Wasser vermengt ein gutes Bindemittel für Sand und Kies ergibt. Es ist ein künstlicher Stoff, der über eine chemische Reaktion hergestellt wird. Für die Herstellung von Zement braucht man Kalziumoxid, das man durch Erhitzen von Kalkstein (Kalziumkarbonat) auf über 900°C erhält. Bei der Umwandlung zu Kalziumoxid entsteht Kohlendioxid. Zum einen aus dem Kalkstein selbst, zum anderen aus den Brennstoffen, die zur Herstellung der hohen Temperaturen benötigt werden. Bei dem Prozess werden der Kalkstein und weitere Inhaltsstoffe fein auf gemahlen und am Ende in einem Drehrohofen auf über 1.450°C erhitzt. Das ist ein energieaufwendiger Prozess, der zusätzlich noch Kohlendioxid freigesetzt. Der CO2-Ausstoß der weltweiten Zementherstellung ist so groß, dass er für etwa 8 Prozent der vom Menschen zu verantwortenden Treibhausgasemissionen weltweit verantwortlich ist. Doch während man im Energiesektor beispielsweise seit Jahrzehnten intensiv nach Alternativen sucht, gibt es bisher keine Zementersatzprodukte auf dem Markt, die in gleicher Menge wie klassischer Zement hergestellt werden können und signifikant weniger klimaschädlich sind.


Wie ist die CO2-Bilanz von Celitement im Vergleich zum klassischen Zement?
H. M.: „Das ist gar nicht so einfach zu beantworten. Es fängt schon mit der Vergleichsbasis an. Welchen Zement betrachtet man? Es gibt in der europäischen Zementnorm derzeit noch 27, zukünftig über 30 Zementarten. Auch wenn keine belastbaren Zahlen aus Messungen an einer Celitement-Industrieanlage vorliegen, sind wir der Meinung, mit reinem Celitement mindestens 30 Prozent besser zu sein als ein gemahlener europäischer Durchschnittsklinker. Je weiter wir den Prozess optimieren und je nach Rezept der Ausgangsrohstoffe können auch höhere Einsparungen bis circa 50 Prozent möglich sein. Am Ende zählt allerdings nicht, wie viel CO2 ein einzelnes Bindemittel pro Tonne emittiert, sondern wie hoch die CO2-Last der damit erstellten Bauwerke oder Bauprodukte ist. Hier kommt die Effizienz und technologische Leistungsfähigkeit ins Spiel, bei der ‚grüne‘ Zemente, beziehungsweise Spezialbindemittel wie Celitement noch einige Vorteile ausspielen können.“

Welche Vorteile sind das?
H. M.:„Wir haben versucht, neben der ökologischen Komponente den bestmöglichen Zusatznutzen für die unterschiedlichen Anwendungsfelder herauszuarbeiten. Ich nenne nur einige Beispiele: Celitement ermöglicht hochwertige Oberflächen und Optiken. Es sind sehr hohe Weiß-Grade im Endprodukt möglich. Es lassen sich extrem hochwertige, fein strukturierte und weitgehend porenfreie Oberflächen herstellen. Das Produkt ist vollständig misch- und kombinierbar mit traditionellen Zementen und Zumahlstoffen. Es hat zudem spezielle Eigenschaften, um hochdauerhafte Bauteile herzustellen. Zudem hat Celitement ökologisch vorteilhafte Eigenschaften im Gesundheits- und Arbeitsschutz. Das Produkt enthält nahezu keine löslichen Alkalien, ist prinzipiell chromatfrei und enthält auch keine Schwermetalle.“


Wie alles angefangen hat.


Seit 2011 produzieren Sie Celitement in der Pilotanlage in Karlsruhe. In welchem Größenmaßstab?
H. M.: „Angefangen hat alles schon weit vor 2011 mit Grundlagenforschung im Karlsruher Institut für Technologie. Dort haben Wissenschaftler klassischen Zement untersucht und dabei eine Phase gefunden, die sich zwischenzeitlich beim Erhärten von Zement bildet. Daraus entstand die Idee, das Zwischenprodukt als Bindemittel zu entwickeln. 2007 hatten sie dann auf Basis von Labormengen das Patent dafür, konnten aber immer nur einige Hundert Gramm davon herstellen. Es folgte der Schritt in den Pilotmaßstab für dessen Umsetzung, zusammen mit Schwenk, 2009 die Celitement GmbH gegründet wurde. 2011 war die Pilotanlage fertig, in der seitdem etwa 100 Kilogramm Celitement am Tag produziert werden. Das ist verglichen mit einem Labor nicht wenig, aber für einen Massenbaustoff ist das nichts. Als der Kooperationsvertrag nach 10 Jahren auslief, hat Schwenk die Pilotanlage und die Celitement GmbH zum 1. Januar 2020 übernommen.“

Stellen Sie Celitement jetzt industriell her und verkaufen es auf dem Markt? 
H. M.: „Nein, aber wir geben schon ein paar Tonnen raus.Wir planen bei Schwenk eine erste industrielle Anlage, in der dann 50.000 Tonnen im Jahr produziert werden können. Aber dafür brauchen wir eine gute Marktvorbereitung. Sie können ja nicht einfach eine Fabrik eröffnen und sagen: Hier kommt jetzt ein tolles neues Bindemittel, holen Sie sich mal alle etwas ab und probieren sie damit ein Jahr lang herum! Sie müssen dem Markt, also den Innovatoren, frühzeitig Celitement zur Verfügung stellen. Damit die ihre Rezepturen – für beispielsweise Spezialmörtel oder Fliesenkleber – dann schon fertig entwickelt haben, wenn die große Anlage produziert und das Silo voll ist. Nur bei guter Vorarbeit können die Kunden Celitement dann auch direkt für ihre Produkte und Anwendungen einsetzen.“

Was ist der nächste Schritt?
H. M.: „Wir müssen die Pilotanlage jetzt vergrößern. Sie produziert derzeit pro Woche 500 Kilogramm und soll auf eine Wochenproduktion von 1,5 bis 2 Tonnen erweitert werden. Das Material geben wir bereits an Hersteller für Fliesenkleber, Betonwaren, Faserzementplatten, Mörtel etc. – wir haben insgesamt 14 Applikationsbereiche. Die testen es, entwickeln ihre Rezepturen und geben uns Rückmeldung, was gut funktioniert und was nicht. Einige von ihnen wollen jetzt aber sehen, ob das auch in ihren Großanlagen funktioniert und ob sie das mit ihren eigenen Maschinen und Anlagen gut verarbeiten können. Wenn Schwenk oder jemand anderes dann eine große Anlage baut und Celitement in größerem Maßstab produziert, können sie sofort loslegen.“

Wann rechnen Sie mit der Eröffnung der großen Anlage?
H. M.: „Vor 2024 wird die erste Anlage im 50.000 Jahrestonnen Maßstab nicht laufen. Dabei ist das von der Produktionskapazität im Baustoffmarkt immer noch sehr wenig. Deutschland verbraucht etwa 30 Millionen Tonnen Zement pro Jahr. China über 2,5 Milliarden. Und ein typisches Zementwerk produziert etwa eine Millionen Tonnen im Jahr. Das heißt, die erste Celitement Anlage wird 20 Mal kleiner sein als ein Zementwerk. Aber keiner wird am Anfang eine größere Anlage bauen.“

Sie haben 2009 mit dem Pilotprojekt angefangen und sind immer noch nicht auf dem Markt. Wieso dauert das alles so lange?
H. M.:„Wenn Sie einen ganz neuen Baustoff entwickeln wollen, ist das fast wie eine Medikamentenentwicklung. Sie müssen nach einer Forschungsphase in teure Produktionsanlagen investieren, viel testen, es in großen Mengen herstellen, die Kunden müssen es ausprobieren können. Sie müssen also erst einmal sehr viel Geld in die Hand nehmen, um überhaupt im Baustoffmark wahrgenommen zu werden. Und daran scheitert es häufig. 15 Jahre, das ist keine Zeit, bis ein völlig neuer Baustoff auf den Markt kommt. Selbst die Entwicklung von einem einfachen Putz dauert ein bis eineinhalb Jahre. Und als Massenbaustoff, um ein Haus oder eine Brücke zu bauen, dürfen Sie Celitement dann am Anfang noch nicht mal einsetzen.“

Warum?
H. M.:„Weil das kein genormter Baustoff ist. Der Zement, den Sie überall kaufen können, ist ein genormter Baustoff. Die Leute stellen sich immer vor, der Schwenk stellt da eine 50.000-Jahrestonnen-Anlage Celitement hin und dann kommt das nächste Transportbetonwerk und bestellt mal eben 200 Tonnen Celitement und macht daraus Beton. Sie können daraus Beton machen, aber den dürfen Sie in keinem Haus, in keiner Decke verbauen. Für konstruktive Bauteile darf man nur genormte und zuvor getestete und zugelassene Baustoffe einsetzen. Wir sind aber noch kein genormter Baustoff. Wir sind ja ganz neu. Das Endprodukt ist zwar ganz ähnlich, aber wir stehen in keiner Baunorm. Das ist ein riesige Problem für alle grünen Zemente, egal ob Celitement oder andere Produkte. Sie können also nicht sofort in den Massenmarkt, weil der ein genormter Markt ist. Das ist eine große Markteintrittshürde. Wir arbeiten jetzt in Bereichen, die baurechtlich einfacher sind, wie Pflastersteine, Putz, Fliesenkleber, Spezialabaustoffe oder Faserzementplatten. Aber das ist natürlich alles kleinteiliger.“



Ist Celitement teurer?
H. M.: „Wir werden sicher teurer sein als die teuersten Normzemente. Ein 25-Kilo-Sack Zement kostet im Baumarkt nur 2,5 bis 3 Euro. Das ist unschlagbar. Wir müssen daher noch ein bisschen besser sein als die Top-Produkte und wenn wir dann im Markt sind und zeigen, es funktioniert und es ist genauso gut oder sogar besser als Zement, dann kann man über eine Produktionssteigerung auch immer preiswerter produzieren.“

Kann sich Celitement qualitativ mit klassischem Zement messen?
H. M.: „Sie müssen mindestens die technische Leistungsfähigkeit haben wie bestehender Zement. Am besten noch ein bisschen besser. Das Preis-Leistungs-Verhältnis beim klassischen Zement ist fast unschlagbar. Das ist eine riesige Herausforderung. Wir können zwar Tests machen und zeigen, der grüne Baustoff funktioniert, der ist gut. Aber es gibt eben noch kein Gebäude, das mit Celitement hergestellt wurde und seit Jahrzehnten irgendwo steht. Wieso sollte da jemand den bestehenden, seit über 150 Jahren gut erprobten Zement aufgeben und Celitement nehmen?“

In anderen Bereichen ist doch auch das ökologische Bewusstsein gewachsen und damit die Bereitschaft, für umweltfreundlichere Produkte mehr zu zahlen.
H. M.: „Celitement hat ökologische Vorteile, aber ich sage Ihnen ganz ehrlich: Derselbe Bauunternehmer, der für die Bio-Tomaten auf dem Markt das Doppelte ausgibt, für den ist ein Euro mehr pro Zementsack immer noch eine deutlich größere Hürde. Das ,nur Ökologische‘ zieht – noch – nicht wirklich. Besonders nicht im Massenmarkt. Das heißt, nur über ,Ich bin grün‘ verkaufen Sie keinen Massenbaustoff.“

Das klingt schon alles nach einem sehr langwierigen Prozess.
H. M.:„Ich bin schon stolz, dass Schwenk das macht, dass wir hier wirklich viel Geld in die Hand nehmen, um ein ökologisch sinnvolles Bindemittel auf den Markt zu bringen und zu zeigen, dass es geht. Wir werden die Welt nicht retten, aber wir müssen zeigen, dass es die technischen Möglichkeiten gibt. Die sind im Moment noch teuer, die kann man nicht sofort umsetzen, aber es ist möglich.“


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