Von der Idee zum Baustoff: So funktioniert CO₂-armer Beton mit Biochar

Beton fühlt sich an wie ein Versprechen: stabil, verlässlich, für Jahrzehnte gemacht. Doch sobald man versteht, was bei der Zementherstellung passiert, wirkt dieser graue Alltagsstoff plötzlich erstaunlich schwer – nicht im Transport, sondern fürs Klima. Genau hier setzen neue Ideen an: Biochar (Biokohle) im Beton und eine gezielte CO2-Härtung. Wer bis zum Schluss liest, nimmt mit, welche Hebel wirklich zählen – und warum manchmal schon 1 % in der Mischung mehr bewirken kann, als man denkt.

Warum aus «nur Zement» ein Klimathema wird

Zement ist der «Klebstoff» im Beton: Er bindet Sand und Kies. Das Problem liegt in der Herstellung: sehr hohe Ofentemperaturen und eine chemische Reaktion, bei der CO2 direkt entsteht. Die Internationale Energieagentur ordnet der Zementindustrie rund 7 % der globalen CO2-Emissionen zu; andere Einordnungen bewegen sich bei 5–8 %. Das klingt abstrakt – bis man merkt, wie oft wir täglich auf Beton stehen, fahren oder bauen.

Wo die Emissionen entstehen

Biochar im Beton: Kohlenstoff als Baustein

Biochar ist verkohltes Biomaterial mit poröser Struktur – wie ein feines Schwämmchen. Diese Poren sind kein Nebendetail, sie sind der Trick: Sie können Wasser speichern und den Beton von innen «mitversorgen», Fachleute nennen das Internal Curing. Gleichzeitig lässt sich ein Teil Zement ersetzen. Eine Übersichtsarbeit zeigt, dass unter passenden Eigenschaften bis zu 10 % der Zementmasse durch Biochar ersetzt werden können, ohne dass die Enddruckfestigkeit sinkt – teils wird sie sogar leicht besser (und ja, da schluckt man kurz).

«Cement is responsible for approximately 8 % of global CO2 emissions.»

Die Mischung entscheidet: Oberfläche, Poren, Dosierung

So verlockend das klingt: Zu viel Biochar kann durch seine Porosität die Mischung schwächen. Mehrere Studien sehen ein Optimum oft bei kleinen Dosierungen – bei rund 1 % als Zementersatz wurde teils die beste Druckfestigkeit gefunden. Damit die Partikel wirklich «andocken», wird an Funktionalisierung gearbeitet, also einer chemischen Oberflächenanpassung. Und es gibt die Vor-Karbonisierung: Dabei wird Biochar so behandelt, dass er CO2 im Material besser binden kann.

Drei Hebel, die im Labor gerade zählen

• Dosierung klein halten (oft um 1 %), bevor die Porenstruktur schwächt.
• Oberfläche verbessern via Funktionalisierung, damit sich alles sauber in der Zementpaste verankert.
• Porenstruktur gezielt nutzen: Wasser speichern für Internal Curing und stabile Mikrostruktur.

Ich merke bei solchen Ansätzen immer wieder: Nicht die grossen Schlagworte entscheiden, sondern die unscheinbaren Details – wie gut Wasser gehalten wird, wie fein Poren verteilt sind, ob die Oberfläche «klebt». Genau dort wird aus einer grünen Idee entweder ein belastbarer Baustoff oder bloss ein schönes Konzeptpapier.

CO2-Härtung: der zweite Hebel neben Biochar

Parallel wird CO2-Härtung getestet: Frischer Beton wird kontrolliert CO2 ausgesetzt, das im Material in stabilere Mineralformen übergehen kann. In pressurisierten Versuchen mit Ultra-High-Performance-Concrete wurden bis zu 80 kg CO2 pro m3 gebunden – stark abhängig von Mischung und Aushärtung. Das ist wichtig, weil es nicht nur «weniger Emissionen» bedeutet, sondern potenziell auch direkte Bindung im Bauteil.

Was wir daraus für künftiges Bauen mitnehmen

Klimafreundlicher Beton wird nicht über Nacht Standard, aber die Richtung ist klar: Zementanteile reduzieren, Bindung verbessern und Aushärtung neu denken. Biochar kann dabei doppelt helfen – als Ersatzstoff und als Wasserpuffer – während CO2-Härtung zusätzlich CO2 im Material festlegt. Wenn wir diese Hebel sauber kombinieren, wird klimafreundlicher Beton nicht zur Nische, sondern zur normalen Option im Baualltag. Wie seht ihr das: Würdet ihr bei einem Projekt bewusst auf Biochar setzen?

FAQ

• Was ist Biochar im Baukontext überhaupt?Biochar ist poröse Biokohle aus Biomasse. Im Beton kann sie einen Teil Zement ersetzen und durch ihre Poren Wasser speichern, was die Mikrostruktur beeinflusst.
• Wieso gilt oft gerade 1 % Biochar als sinnvoll?Mehrere Studien berichten, dass kleine Dosierungen – teils um 1 % als Zementersatz – die Druckfestigkeit am stärksten verbessern können, während höhere Anteile wegen der Porosität wieder schwächen können.
• Was bringt CO2-Härtung im Vergleich zu «normalem» Aushärten?Bei der CO2-Härtung kann CO2 gezielt gebunden werden; in bestimmten Versuchsaufbauten wurden bis zu 80 kg CO2 pro m3 im Material nachgewiesen, abhängig von Rezeptur und Bedingungen.