Weltweit fallen pro Sekunde 952 Tonnen Beton an – jetzt haben Australier eine neue Idee, um dessen CO₂-Ausstoß zu senken.

Jede Sekunde formen fast tausend Tonnen eines grauen, unscheinbaren Materials unsere Städte – und heizen dabei still und leise den Planeten auf.

Beton trägt Straßen, Häuser und Rechenzentren, doch seine Klimakosten steigen weiter. In Australien sagt ein Forschungsteam nun, dass ein seltsames Restprodukt aus der Batterieindustrie diesen Klima-Schurken in etwas verwandeln könnte, das eher einem CO₂-armen Arbeitstier entspricht.

Betons stille Sucht – und sein Kohlenstoffproblem

Die Menschheit verarbeitet jedes Jahr rund 30 Milliarden Tonnen Beton. Das entspricht ungefähr 952 Tonnen pro Sekunde – rund um die Uhr, weltweit.

Beton hängt stark von Zement ab, meist Portlandzement. Der entsteht, indem Kalkstein und andere Materialien auf sehr hohe Temperaturen erhitzt werden. Dabei wird Kohlendioxid freigesetzt – sowohl durch die verbrannten Brennstoffe als auch durch die chemische Reaktion selbst.

Beton ist für ungefähr 8 % der globalen CO₂-Emissionen verantwortlich – mehr als Luftfahrt und Schifffahrt zusammen.

Zusätzlich zu den Emissionen verschlingt Beton Sand, Schotter und Energie. Der Weltklimarat (IPCC) schätzt, dass Baustoffe – mit Beton im Zentrum – fast ein Drittel der nicht erneuerbaren Ressourcen ausmachen, die für die gebaute Umwelt abgebaut werden.

Regierungen wollen neuen Wohnraum, klimaresiliente Infrastruktur und Projekte für erneuerbare Energie. All das braucht meistens mehr Beton. Seine Bilanz zu verbessern, ohne Entwicklung abzuwürgen, ist zu einer Kernaufgabe für Klimapolitik und Ingenieurwesen geworden.

Ein Lithium-Abfallprodukt bekommt ein zweites Leben

Australien, einer der großen Player beim Lithiumabbau, hat ein anderes Problem: Was tun mit den Bergen an Abfall, die entstehen, wenn Lithiumerz für Batterien raffiniert wird?

Dabei bleibt ein Material namens delithiiertes β‑Spodumen zurück – oft abgekürzt als DβS. Es sieht aus wie Staub und zerdrücktes Gestein, und jahrelang hat die Industrie es im Wesentlichen als lästiges Material betrachtet, das man lagert oder vergräbt.

Forschende an der Flinders University in Adelaide haben gezeigt, dass dieser Abfall aus der Batterieindustrie zu einem Schlüsselbestandteil für eine „grünere“ Betonart werden kann.

Unter der Leitung von Professor Aliakbar Gholampour hat das Team DβS in einen sogenannten Geopolymerbeton gemischt. Anders als klassischer Portlandzementbeton entstehen Geopolymer-Bindemittel durch Reaktionen zwischen Aluminosilikat-Materialien und alkalischen Aktivatoren – und umgehen damit die CO₂-intensivsten Schritte der herkömmlichen Zementherstellung.

In dieser Rezeptur wirkt DβS als Zusatzstoff, der die Mischung stärkt und stabilisiert – ein bissl wie Flugasche oder Hochofenschlacke in bestehenden klinkerarmen Zementen, aber ohne deren Verschmutzungsprofil.

Wie sich der „grüne“ Beton tatsächlich verhält

Die Wissenschafter*innen experimentierten mit unterschiedlichen Anteilen von DβS und einer Reihe alkalischer Aktivatoren, um die Geopolymer-Reaktion bei Raumtemperatur auszulösen. Danach testeten sie Festigkeit, Dauerhaftigkeit und Mikrostruktur – Letztere mit Methoden wie Rasterelektronenmikroskopie.

Die vielversprechendste Formulierung hat nicht nur funktioniert: Sie hat bei der mechanischen Leistung manche herkömmlichen Betone erreicht oder sogar übertroffen. In mehreren Tests war sie auch mit anderen Geopolymer-Mischungen konkurrenzfähig, die auf Flugasche beruhen – einem Nebenprodukt von Kohlekraftwerken.

Erste Versuche deuten darauf hin, dass DβS-basierter Geopolymerbeton eine hohe Druckfestigkeit erreichen kann und zugleich eine gute Langzeit-Dauerhaftigkeit behält.

Die Mikrostruktur zeigte dichte, gut verbundene Phasen – ein Hinweis auf Widerstand gegen Rissbildung und chemische Angriffe. Das ist wichtig für Brücken, Tunnel und Küsteninfrastruktur, wo Salzwasser sowie Frost-Tau-Zyklen schwächeren Beton rasch zusetzen.

Vom Abfallhaufen zur Kreislaufwirtschaft

Diese Forschung greift zwei große Industriesysteme gleichzeitig auf: Lithiumgewinnung und Bauwesen.

• Die Betonproduktion verbraucht riesige Mengen an Kalkstein, Ton und Energie und stößt große Mengen CO₂ aus.
• Lithiumabbau und -raffination erzeugen wachsende Ströme an Feststoffabfällen, darunter DβS, die gelagert oder deponiert werden müssen.
• Die Nutzung von DβS als Bindemittelbestandteil senkt den Bedarf an frischen Rohstoffen und vermeidet die langfristige Lagerung eines Bergbaurückstands.
• Mit der weltweit steigenden Lithium-Nachfrage durch E‑Autos und Batteriespeicher wächst auch die verfügbare Menge an DβS.

Die Idee ist simpel: Abfall aus dem Bau von Batterien für die Energiewende wird genutzt, um jene Baustoffe zu erzeugen, die für dieselbe Wende gebraucht werden. Solarparks, Fundamente von Windrädern und sogar Batteriefabriken könnten eines Tages auf Beton stehen, der teilweise aus Reststoffen der Batterieindustrie besteht.

Wie das im Vergleich zu anderen „grünen Beton“-Ideen abschneidet

Die australische Arbeit passt in einen viel größeren Vorstoß, Zement und Beton zu dekarbonisieren. Weltweit testen Ingenieurinnen und Chemikerinnen ungewöhnliche Ansätze, die vor zehn Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätten.

Von Bakterien bis zu selbstheilenden Strukturen

Mehrere Forschungsgruppen erproben bakterielle Zusatzstoffe, die Sand und Zuschlagstoffe zu einer Art „Biozement“ verbinden können. Die Bakterien, aktiviert mit Wasser, Harnstoff und Kalzium, fällen Mineralien aus, die die Körner zusammenbinden.

Andere Teams arbeiten an Beton, der seine eigenen Risse repariert. Winzige Kapseln mit Enzymen oder Heilmitteln sitzen im Gemisch. Wenn ein Riss entsteht, brechen die Kapseln auf und lösen eine Reaktion aus, die die Lücke abdichtet – das verlängert die Lebensdauer von Gebäuden und Brücken.

In Europa schauen Projekte wie Rewofuel auf einen anderen Abfallstrom: Restholz und forstwirtschaftliche Rückstände. Daraus lassen sich Zusatzstoffe herstellen, die teilweise Klinker ersetzen – den CO₂-intensivsten Bestandteil von Portlandzement.

Die Logik ist bei all diesen Projekten gleich: weniger Klinker, mehr Abfall nutzen und die Lebensdauer jedes Kubikmeters Beton verlängern.

Ansatz	Grundidee	Wichtigster Vorteil
DβS-Geopolymerbeton	Abfall aus der Lithiumraffination in Geopolymer-Bindern nutzen	Weniger Emissionen und weniger Bergbauabfall
Biozement mit Bakterien	Bakterien erzeugen bei Bedarf mineralische Binder	Potenziell energiearme Produktion
Selbstheilender Beton	Eingebettete Kapseln schließen Risse automatisch	Längere Nutzungsdauer, weniger Reparaturen
Holzbasierte Zusatzstoffe	Biomasse-Rückstände zu Zementersatz machen	Weniger Klinker, Wertschöpfung aus Forstabfall

Schafft es dieser Lithium-Abfall-Beton aus dem Labor?

Derzeit existiert DβS-basierter Geopolymerbeton vor allem in wissenschaftlichen Arbeiten und Pilotchargen. Der Weg von vielversprechenden Proben hin zu Autobahnüberführungen und Hochhäusern hat mehrere Hürden.

Für die Skalierung muss gezeigt werden, dass die Versorgung mit DβS stabil, sicher und von Mine bzw. Raffinerie zu Raffinerie gleichbleibend ist. Bauordnungen und Behörden werden außerdem umfangreiche Daten zum Brandverhalten, zur Langzeitverwitterung, zur Chemikalienbeständigkeit und zur Tragfähigkeit verlangen.

Dazu kommt die Kostenfrage. Geopolymere brauchen teils relativ teure Aktivatoren, und Baufirmen bleiben gern bei Materialien, die sie kennen. Jeder neue Beton muss entweder im Preis unter Standardmischungen liegen oder klare Einsparungen bei Wartung und Lebenszyklusleistung bieten.

Wenn DβS-basierte Betone sowohl Emissionen als auch Deponiekosten für Lithiumraffinerien senken, könnten sie einen finanziellen Vorteil bekommen, der ihre Verbreitung erleichtert.

Schlüsselbegriffe – und was sie im Alltag bedeuten

Was ist ein Geopolymer?

Ein Geopolymer ist ein Bindemittel, das nicht durch das Erhitzen von Kalkstein auf hohe Temperaturen entsteht, sondern durch das Lösen und erneute Bilden von Aluminosilikat-Materialien in einer alkalischen Lösung. Häufige Quellen sind Flugasche, Schlacke sowie bestimmte Tone oder vulkanische Gesteine.

Weil die energieintensive Klinker-Stufe entfällt, können Geopolymere – je nach Rezeptur und Rohstoffen – die CO₂-Emissionen deutlich reduzieren. Außerdem sind sie oft besser gegen Feuer und chemische Angriffe beständig als manche klassischen Betone.

Ein Szenario für Städte der Zukunft

Stell dir eine mittelgroße Stadt im Jahr 2035 vor. Ihre Busdepots, Batteriespeicherzentren und neuen Gemeindebau-Blöcke verwenden Geopolymerbeton, der Abfall aus der Lithiumraffination enthält. Die regionale Lithiummine schickt Aufbereitungsrückstände nicht in ein riesiges Absetzbecken, sondern zu einer Anlage, die DβS für den Einsatz in Baustoffen aufbereitet.

Öffentliche Stellen schreiben CO₂-armen Beton für öffentliche Projekte vor. Ingenieur*innen planen schlanker – unterstützt durch stärkere Mischungen –, wodurch weniger Materialvolumen nötig ist. Über die Lebensdauer eines Gebäudes reduzieren selbstheilende oder langlebige Geopolymerbetone Reparatureinsätze und den Austausch von Bewehrungsstahl.

Für sich genommen wirkt jede Umstellung moderat. Zusammen senken sie die Nachfrage nach frischem Kalkstein, verkleinern Deponieflächen für Bergbauabfälle und nehmen einer großen Emissionsquelle Stück für Stück Gewicht.

Risiken, Abwägungen und Kombinationen

Geopolymerbetone sind kein Wundermittel. Eine nachlässige Beschaffung von Aktivatoren könnte eigene Umweltprobleme bringen. Schlecht gemanagte Bergbauabfälle können weiterhin Boden und Wasser verunreinigen, wenn Standards aufgeweicht werden. Bevor DβS-reiche Mischungen in den Mainstream kommen, braucht es strenge Tests und laufendes Monitoring.

Der realistischste Weg liegt in einer Kombination: klügeres Design, das weniger Beton braucht; teilweise Substitution von Klinker durch Abfälle wie DβS oder biomassebasierte Zusatzstoffe; und langlebigere Strukturen. Zusammen können diese Strategien eine Branche, die derzeit Milliarden Tonnen CO₂ ausstößt, deutlich weniger belastend fürs Klima machen.