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ROHSTOFFE/018: Thema Zement - zweischneidiges Schwert (Südwind)


Südwind Nr. 10 - Oktober 2009
Magazin für internationale Politik, Kultur und Entwicklung

Thema Zement

Ein bisschen mulmig
Redaktionelle Anmerkungen von Robert Poth


Ich muss zugeben: Bei der Recherche zum Thema Zement wurde es mir anfangs auch etwas mulmig. Das lag zum Teil wohl an meiner Überraschung: Ich bin kein Baustoffexperte, und meine persönliche Erfahrung mit dem Stoff beschränkt sich auf ein paar Tage an der Mischmaschine beim Bauen eines Schafstalls in Kreta.

Ich wusste einfach nicht, dass die Herstellung von Zement - Portlandzement, wie es korrekt heißen sollte - bereits heute für einen bedeutenden Teil der von Menschen verursachten Treibhausgasemissionen verantwortlich ist - fünf Prozent - und aus Sicht des Klimaschutzes ein vertracktes Problem darstellt, dem man mit den üblichen Antworten "Verbrauchsreduzierung" oder "Umstellung auf erneuerbare Energien" nicht wirklich beikommt.

Die Urbanisierung und der Ausbau der Infrastruktur in den Entwicklungs- und Schwellenländern erwecken an sich schon etwas gemischte Gefühle - dazu nur ein paar Stichworte: "Weiße Elefanten", Ausbau der Kohlekraftwerkskapazitäten, Megastaudammprojekte in Regenwaldgebieten, Verlust wertvoller Landwirtschaftsflächen.

Nun stellte sich (für mich) heraus, dass bereits der dabei hauptsächlich verwendete Baustoff Beton wegen seines Vorprodukts Zement problematisch ist. Die Zunahme des weltweiten Zementverbrauchs scheint dessen ungeachtet unvermeidlich. Es entsteht der Eindruck eines Dilemmas, aus dem wir nur mit technologischen Lösungen entrinnen können, die es noch nicht gibt.


Auch der Redaktion war anfangs nicht bewusst, dass es sich beim Thema Zement um ein klimapolitisch "heißes Eisen" handelt - vor allem auch in Anbetracht der zeitlichen Nähe zur großen Klimakonferenz im Dezember in Kopenhagen, wo es gelingen soll, ein Nachfolgeabkommen für das Kyoto-Protokoll auszuhandeln.

In diesem Kontext hat die umweltpolitische Entschlossenheit, die China zuletzt erkennen lässt, unter anderem auch in Zusammenhang mit der Zementindustrie, wieder mehr Optimismus aufkommen lassen. Das war auch eine - allerdings positive - Überraschung. Ob der Optimismus gerechtfertigt ist, wird sich zeigen.


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Zweischneidiges Schwert

Von Robert Poth

Beton hat alle Chancen, auch der Baustoff des 21. Jahrhunderts zu werden. Leider braucht man dafür Zement, eine der schon heute bedeutendsten Quellen von Treibhausgasen. Ein Ausweg aus dem Dilemma muss erst gefunden werden.


Zement gehört nicht zu den Dingen, die zu Begeisterungsstürmen hinreißen: ein unscheinbares, graues Pulver, das man mit Wasser, Sand, Kies oder anderen mineralischen Stoffen vermischt, um daraus Mörtel oder Beton zu machen - und mit dem man möglichst nicht direkt in Kontakt kommt, weil es ätzend wirkt. Auch fehlt ihm jeder Reiz des Neuen: Zement - genauer "Portlandzement" - wurde schon 1824 patentiert.

Im Vorjahr wurden jedoch weltweit mehr als 2,8 Mrd. Tonnen davon verbraucht, in erster Linie zur Herstellung von Beton, dem weltweit wichtigsten Baustoff: Fast drei Tonnen pro Mensch und Jahr werden derzeit erzeugt. Zement ist also wichtig. Wie wichtig, zeigt ein Gedankenexperiment: Was würde geschehen, wenn er plötzlich nicht mehr da wäre? Ein Großteil aller von Menschen errichteten Bauten würde zerbröseln, riesige Gebiete würden von Sintfluten aus Stauseen überschwemmt, es wäre mit radioaktiver Verseuchung durch Kernkraftwerksunfälle zu rechnen, die Verkehrsinfrastruktur, die Energie- und Wasserversorgung, die Abwassersysteme würden zusammenbrechen. Und wer die ersten Momente dieser Katastrophe überlebt, würde wahrscheinlich mangels Versorgung bald darauf verdursten und verhungern.

Zement ist das, was unsere materielle Welt buchstäblich zusammenhält, das Bindemittel, das als unverzichtbarer Bestandteil von Beton, dem "Baustoff des 20. Jahrhunderts" einen Großteil dessen ermöglicht hat, was die meisten von uns als "Fortschritt" betrachten, Industrialisierung und die urbane Zivilisation. Und Beton dürfte aus heutiger Sicht auch der Baustoff des 21. Jahrhunderts werden - und damit der Baustoff des Südens.

Das ist er allerdings schon. Das Übergewicht der Entwicklungs- und Schwellenländer beim Zementverbrauch - ein Anteil von ca. 85 Prozent - ist enorm. Man kann es mit der weit größeren Bevölkerung erklären, die zudem auch rascher wächst als im Norden. Hauptverantwortlich sind jedoch die stärkere wirtschaftliche Dynamik, die Industrialisierung und die rasche Urbanisierung. Im Norden nimmt die städtische Bevölkerung derzeit jeden Monat um 500.000 Menschen zu, im Süden dagegen um fünf Millionen, schätzt das Wohn- und Siedlungsprogramm der Vereinten Nationen (UN-Habitat).

Gerade in China wurde die Urbanisierung in den letzten Jahrzehnten forciert. Der Anteil der städtischen Bevölkerung nahm zwischen 1987 und 2007 von 25 auf 42 Prozent zu - ein Grund für die Dominanz Chinas beim Zementverbrauch: 2008 wurde fast jede zweite Tonne in China erzeugt und verwendet. Der Weltverbrauch von Zement hat sich seit 1990 mehr als verdoppelt, wobei die Zunahme praktisch zur Gänze auf Entwicklungsländer zurückzuführen ist. In China nahm der Verbrauch seit 1998 jährlich um 10,5% zu, im Rest der Welt um 4%. In Zukunft werden es Indien und die übrigen Entwicklungsländer sein, die die Nachfrage ankurbeln (siehe Grafik): Während in China pro Kopf derzeit mehr als 1.000 kg Zement verbraucht werden, waren es in Indien im Vorjahr weniger als 160 kg. Ähnliches gilt für Afrika, wo die städtische Bevölkerung besonders rasch zunehmen wird, verstärkt durch die weltweit höchsten Geburtenraten.


Es ist vor allem die Infrastruktur, die am meisten Beton - und damit Zement - verschlingt, ob in Form von Autobahnen, Staudämmen, Hafenanlagen, Flughäfen, Abwassersystemen, Brücken oder Tunnels. Diese Investitionen sind Voraussetzung für das Wachstum der Wirtschaft: Ohne Verkehrswege kein Transport, ohne Häfen kein internationaler Handel, ohne Kraftwerke und Stromnetze keine Industrieproduktion. Und wir stehen erst am Anfang. Zwischen 2008 und 2017 könnten in den Schwellen- und Entwicklungsländern rund 22.000 Mrd. Dollar in Infrastruktur investiert werden, schätzte die Investmentbank Morgan Stanley im Vorjahr (siehe SW 12/2008).

Während die Wirtschaft die Infrastruktur braucht, um wachsen zu können, ist das bei vielen Städten im Süden anders: Sie wuchern auch ohne die nötige Infrastruktur. Heute leben laut UN-Habitat eine Milliarde Menschen in Slums, 2020 könnten es 1,3 Milliarden sein. Unter "Slum" werden Wohnverhältnisse zusammengefasst, die zumindest einen von fünf Mängeln aufweisen: schlechte Bausubstanz, unzureichender Wohnraum, fehlender Zugang zu Trinkwasser und zu sanitären Einrichtungen, unsichere Wohn- oder Aufenthaltsrechte. Der Anteil der Menschen, die in solchen Verhältnissen leben, ist in Afrika südlich der Sahara mit 62% am höchsten, gefolgt von 43% in Südasien, 37% in Ostasien, 24% in Westasien und 28% in Südostasien.


Zementverbrauch 2008 in Mio Tonnen
China
Westeuropa
Indien
USA
Japan
Rest der Welt
1.388
257
183
84
68
876

Weltweit besteht daher ein enormer Nachholbedarf im Wohnbau, vor allem wenn Kriterien menschenwürdiger Wohnverhältnisse angelegt werden - auch im bereits stark urbanisierten Lateinamerika. In Mexiko wird das Defizit auf vier Millionen Einheiten geschätzt, in Brasilien auf - konservativ - sieben Millionen. Dagegen verblasst selbst das anspruchsvolle Wohnbauprogramm "Minha Casa, minha vida", das die brasilianische Regierung im Frühjahr im Rahmen der Konjunkturbelebung angekündigt hat - bis 2010 sollen dabei eine Million Wohnungen für untere Einkommensschichten gebaut werden.

Von solchen staatlichen Ausgabenprogrammen profitiert auch die Zementindustrie, die als Teil der Bauwirtschaft zu den Hauptopfern der weltweiten Finanz- und Wirtschaftskrise gehört. Die Nachfrage geht vor allem in den USA, aber auch in den anderen reichen Ländern und Osteuropa derzeit zurück. Im Süden nimmt die Zementnachfrage jedoch weiter zu, vor allem durch das Konjunkturprogramm in China mit seinem hohen Infrastrukturanteil. Die Kluft zwischen Norden und Süden hat sich damit weiter vergrößert.

Zweifellos wird die Nachfrage nach Beton und damit Zement stark zunehmen. Beton ist nicht grundlos der mit Abstand wichtigste Baustoff: Er ist in vielen Baubereichen wie etwa im Wasserbau einfach unersetzbar, seine technische Gestaltbarkeit überraschend (siehe "Fakten" S. 30). Auf Beton und Zement zu verzichten ist keine Option. Allerdings gibt es dabei ein Problem: Die Herstellung von Portlandzement verursachte 2007 weltweit ca. zwei Milliarden Tonnen CO2, fünf Prozent der von Menschen verursachten Treibhausgasemissionen (THG).

Bliebe alles so wie bisher, würde die Zementindustrie 2050 weltweit mehr als fünf Mrd. Tonnen THG emittieren. Das wäre annähernd die Hälfte der zulässigen Emissionen, wenn die Erderwärmung auf plus 2°C beschränkt werden soll - ein Horrorszenario. Das Problem ist einerseits eines der Technologie: Die Emissionen lassen sich mit heute wirtschaftlich anwendbaren Techniken nicht in ausreichendem Umfang reduzieren. Andererseits ist es eines der Politik: Will man zumindest die machbaren Emissionsreduktionen auch zeitgerecht umsetzen, muss man den Süden - und das heißt heute in erster Linie China - davon überzeugen, mitzumachen. Erste Ansätze dazu könnten im Rahmen der großen Klimakonferenz im Dezember in Kopenhagen gelingen.


Ein idealer Ausweg aus dem Dilemma wäre ein alternatives Bindemittel für Beton mit einer besseren THG-Bilanz. Tatsächlich gibt es Projekte, die beanspruchen, mit fantastisch klingenden Patentlösungen aufwarten zu können: CO2-negativer Beton etwa, der als Kohlenstoffsenke dienen könnte.

Aber selbst wenn es sich nicht um Hirngespinste handelt, könnten diese Innovationen nicht von heute auf morgen quantitativ Bedeutung erlangen. Eine Konsequenz: Wenn man beim Zement die Emissionen nicht ausreichend reduzieren kann, muss eben anderswo mehr getan werden. Der Mangel an Alternativen hat die Zementindustrie auch dazu motiviert, auf das Potenzial der Emissionsreduktion zu verweisen, das sich auf Basis einer intelligenteren Stadtplanung, Architektur und nachhaltigen Konzeption von Gebäuden und Bauwerken ergibt. Das kann als Ablenkungsstrategie betrachtet werden, als "Haltet-den-Dieb"-Taktik. Aber das Argument ist korrekt.

Heute verursacht die Energieerzeugung für Heizung, Kühlung und Beleuchtung von Wohn- und Gewerbegebäuden fast ein Viertel der weltweiten THG-Emissionen. Gebäude verbrauchen über ihre Nutzungsdauer zumeist weit mehr Energie als bei ihrer Errichtung anfällt, Baumaterial eingerechnet. Gerade im Süden, wo der Großteil der Bautätigkeit erst in Zukunft stattfinden wird, besteht diesbezüglich ein enormes Einsparungspotenzial. Im Nachhinein ist alles viel schwieriger: In den reichen Ländern steht einer Reduktion dieser Emissionen der Umstand entgegen, dass ein großer Teil des Gebäudebestands in einer Zeit geplant und gebaut wurde, als Energie billig und der Treibhauseffekt unbekannt war.


Die Zementindustrie will natürlich als Teil der Lösung und nicht als Teil des Problems wahrgenommen werden. Das erklärt auch ihr Engagement in Sachen nachhaltige Architektur. Der Schweizer Konzern Holcim etwa hat dazu eine Stiftung ins Leben gerufen, die "Holcim Foundation for Sustainable Construction". Sie vergibt alle drei Jahre die Holcim Awards für nachhaltiges Bauen, die mit einem ungewöhnlich hohen Preisgeld von zwei Millionen Dollar ausgestattet sind. Für den zweiten Wettbewerb (2009) wurden fast 5.000 Projekte und Visionen aus 121 Ländern eingereicht. Dass Holcim bei der Gegenveranstaltung zum Jahrestreffen des World Economic Forums (WEF) in Davos 2008 aber auch für den Antipreis "Public Eye on Davos" nominiert wurde, zeigt, dass es in der Branche noch andere Probleme als die fehlende Nachhaltigkeit gibt: Dem Konzern wurde die Nichteinhaltung von Mindestlöhnen in Indien und illegale Preisabsprachen vorgeworfen.


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Fakten

Zement
Das Wort Zement leitet sich von "Opus Caementitium" ab, dem Beton der Römer, dessen Bindemittel auf Puzzolanen basierte. Zement wird heute in der Regel als Synonym für Portlandzement verwendet, der bereits 1824 patentiert wurde. Diese Bezeichnung wiederum geht auf den Portland-Stein zurück, einen Kalkstein, der auf der Halbinsel Portland an der englischen Kanalküste abgebaut wurde.

Bindungsfähigkeit
Die Bedeutung von Portlandzement beruht auf seiner Bindungsfähigkeit. Er ist ein hydraulisches Bindemittel, d.h. ein Stoff, der sowohl an der Luft als auch unter Wasser erhärtet und beständig ist. Er reagiert mit Wasser unter Bildung unlöslicher, stabiler Verbindungen. Diese Verbindungen, die Calciumsilikathydrate, bilden feine nadelförmige Kristalle aus, welche sich untereinander verzahnen und so zur hohen Festigkeit eines Zementmörtels oder Betons führen.

Herstellungsprozess
Die Rohstoffe (in der Regel Kalkstein, Ton, Sand und Eisenerz) werden in einer Rohmühle zusammen vermahlen. Das dabei entstehende Rohmehl wird dann bei Temperaturen von ca. 1.450°C zu so genanntem Klinker (genauer: Portlandzementklinker, siehe Bild) gebrannt.

Die entstehenden Granalien werden anschließend in einer Kugelmühle zusammen mit Gips oder Anhydrit (Calciumsulfat) zum eigentlichen Zement vermahlen. Durch die Zumahlung von unterschiedlichen Zusatzstoffen wie Hüttensand, Puzzolan, Flugasche und Kalkstein können Zemente mit verschiedenen chemischen und physikalischen Eigenschaften hergestellt werden.

Zement und Klimaschutz
Die Herstellung von Portlandzement verursachte 2007 ca. 5% der anthropogenen Treibhausgasemissionen. Sie stammen großteils aus dem Brennen des Klinkers. Einerseits werden wegen der nötigen Flammentemperaturen von 2.000°C fossile Brennstoffe wie beispielsweise Steinkohle und Petrolkoks eingesetzt, die sich nur teilweise (etwa durch Biomasse oder Abfallstoffe) ersetzen lassen. Andererseits wird bei der Umwandlung von Kalkstein in Calciumoxid (Branntkalk) CO2 freigesetzt (CaCO3 -> CaO + CO2). Auch diese Emissionen sind nur teilweise reduzierbar (siehe "Harte Nuss" S. 34), außer man findet überhaupt ein anderes Bindemittel.

Beton
Praktisch der gesamte weltweit produzierte Zement wird mit Sand, Zuschlagstoffen und Wasser gemischt und zur Herstellung von Beton und Zementmörtel verwendet. Mörtel repräsentiert nur wenige Prozent des Verbrauchs. Beton ist dagegen nach Wasser der weltweit wichtigste Verbrauchsstoff: Derzeit werden jährlich pro Kopf der Weltbevölkerung fast drei Tonnen erzeugt. Das entspricht in etwa acht Kubikkilometern, was man sich etwa als 8.000m hohen Quader mit einer Basis von einem Quadratkilometer vorstellen kann.

Es ist nicht schwer, von Beton fasziniert zu sein, wenn man entsprechende Websites besucht (etwa www.beton.org oder www.zement.at, die Website der Vereinigung der Österreichischen Zementindustrie, VÖZ). Infraleicht-Beton etwa hat so gute Wärmedämmeigenschaften, dass man dazu keine weitere Wärmedämmung benötigt - auch keinen Verputz ("Sichtbeton"). Die Energiebilanz von Beton (pro Kubikmeter) ist sogar besser als die von Leichtziegeln (siehe etwa www.nachhaltiges-bauen.de). Ultrahochfester Beton braucht keinen Bewehrungsstahl, der ansonsten die Energiebilanz verschlechtert. Man kann Beton sogar zum Heizen und Kühlen und damit zum Energiesparen einsetzen ("Betonkernaktivierung"). Es gibt ihn in allen Farben, und sogar durchscheinend (siehe www.litracon.hu). Und außerdem ist er fast vollständig wiederverwertbar.

Wenn bloß der Zement nicht wäre: Beton gibt es nicht ohne die aus der Herstellung von Portlandzement stammenden CO2-Emissionen. Immerhin kann er über seine Lebensdauer einen Teil des Kohlendioxids reabsorbieren, das bei seiner Herstellung freigesetzt wurde - über die gefürchtete Betonkorrosion, eine Rekarbonisierung (CaO + CO2 -> CaCO3), vor allem im Rahmen der Wiederverwertung (Kontakt mit Luft). Wie viel, ist umstritten. Bei einer Nutzungsdauer von Betonbauwerken bis zu 100 Jahren würde das aber aus Sicht des Klimaschutzes ohnehin zu lange dauern.


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Quelle:
Südwind - Magazin für internationale Politik, Kultur und Entwicklung
30. Jahrgang, Nr. 10/2009 - Oktober 2009, Seite 27-30
Herausgeber: Südwind-Entwicklungspolitik (ehem. ÖIE)
Verlegerin: Südwind Agentur GmbH
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veröffentlicht im Schattenblick zum 18. November 2009