Beton ist einer der meistgenutzten Baustoffe der Welt, und zugleich eine der größten Herausforderungen für den Klimaschutz in der Bauindustrie. Denn: Die Herstellung von Zement, dem wichtigsten Bindemittel im Beton, verursacht große Mengen CO2. Je nach Zementsorte steht sie für etwa 6-7 % der weltweiten CO2-Emissionen.

Wichtig dabei: Beton ist nicht per se der “Klimakiller”. Dabei geht es viel mehr um klassische Zementsorten wie CEM I (Portlandzement), die zwar technisch sehr leistungsfähig, aber auch besonders CO2-intensiv sind.

Gleichzeitig suchen Forscher bereits heute nach Alternativen, um den CO2-Fußabdruck von Beton deutlich zu reduzieren. Das könnte zum Beispiel durch neue Zementtypen, alternative Bindemittel oder ganz neue Verfahren passieren.

Ein besonders ungewöhnlicher Ansatz kommt derzeit aus Deutschland: Forscher der Universität Stuttgart arbeiten an sogenanntem Bio-Beton, bei dem mikrobiell erzeugte Minerale aus Harnstoff als Bindemittel dienen sollen. In den Medien wird dabei häufig von “Beton aus Urin” gesprochen. Der Ansatz erzeugt viel Aufmerksamkeit, muss aber fachlich eingeordnet werden.

Deshalb wird Bio-Beton diskutiert

Der Begriff Bio-Beton bezeichnet Baustoffe, bei denen biologische oder chemisch-biologische Prozesse genutzt werden, um traditionellen Zement teilweise oder vollständig zu ersetzen. Das Ziel ist, den energieintensiven Brennprozess klassischer Zemente zu umgehen oder deutlich zu reduzieren.

Im Stuttgarter Forschungsprojekt wird der im Urin enthaltene Harnstoff als Stickstoff- und Kohlenstoffquelle verwendet. Dazu werden dem Mörtel spezielle Mikroorganismen hinzugegeben. Calcium-Quellen, die dem Gemisch zugesetzt werden, ermöglichen die Bildung von Calcium-Carbonat (Kalk), das chemisch Urinstein ähnelt, hier aber kontrolliert als Bindemittel entsteht. Es kristallisiert in den Poren und verbindet die Sand- bzw. Gesteinskörner miteinander.

Eine Hand hält ein zylinderförmiges Stück Beton

Vorteile

Die Vorteile dieses Ansatzes bestehen darin, dass keine extrem hohen Brenntemperaturen notwendig sind, der Energieeinsatz geringer ausfällt und potenziell CO2 eingespart oder gebunden werden könnte.

Gleichzeitig ist klar: Reiner Sand plus Urinstein reicht für hochtragfähigen Beton nicht aus. Auch bei Bio-Beton wird erforscht, welche Gesteinskörnungen und Zusatzstoffe die nötige Festigkeit ermöglichen. Industrielle Nebenprodukte spielen vor allem bei anderen CO2-reduzierten Betonarten wie Geopolymeren eine zentrale Rolle.

Einordnung: Beton ist schon heute deutlich klimafreundlicher

In der öffentlichen Diskussion wird oft übersehen, dass sich Beton und Zement in den letzten Jahren stark weiterentwickelt haben. Moderne Zementsorten wie CEM III (Hüttensandzement) ermöglichen im Vergleich zu klassischem Portlandzement bereits heute CO2-Einsparungen von bis zu 60%.

Dabei werden Nebenprodukte der Stahlindustrie genutzt, die ohnehin anfallen. Das senkt nicht nur Emissionen, sondern verbessert auch die Ressourceneffizienz.

Solche Komponenten spielen vor allem bei CO2-reduzierten Zementen und Geopolymerbetonen eine zentrale Rolle.

Gut zu wissen

Der hohe CO2-Fußabdruck von Zement entsteht nur zu etwa einem Drittel durch den Energieeinsatz. Die restlichen zwei Drittel resultieren aus der chemischen Umwandlung von Kalkstein zu Branntkalk.

Deshalb gelten langfristige Strategien wie “Carbon Capture and Storage” (CO2-Abscheidung und Speicherung) als zentraler Hebel für weitere Reduktionen.

So funktioniert der Bio-Beton aus Urin in der Theorie

Das Verfahren der Stuttgarter Forscher basiert auf einer biomineralischen Reaktion: Sand wird mit einem speziellen, bakteriellen Pulver kombiniert.

Die Mischung wird wiederholt mit Urin befeuchtet, wobei Mikroorganismen den Harnstoff zu Calciumcarbonat umwandeln. Dieses verbindet die Sandkörner miteinander

Das Prinzip ist wissenschaftlich spannend, in der Praxis jedoch aktuell stark begrenzt.

Technische Herausforderungen

Die größten offenen Fragen liegen derzeit in den mechanischen Eigenschaften:

Verbundverhalten und Materialeigenschaften: Bei Stahlbeton ist entscheidend, dass sich Stahl und Beton bei Temperaturänderungen ähnlich ausdehnen und gut miteinander verbunden sind. Ob bio-basierte Bindemittel dieses Zusammenspiel dauerhaft erfüllen, ist aktuell noch nicht ausreichend erforscht.
Dauerhaftigkeit & Normen: Tragende Bauteile benötigen strenge bauaufsichtliche Zulassungen. Diese sind bisher nicht in Sicht.
Rohstoffmenge: Für einen Kubikmeter Beton werden rund 26.000 Liter Urin benötigt, da Urin zu einem Großteil aus Wasser besteht und nur geringe Mengen Harnstoff enthält. Für eine solche Menge müsste zunächst einmal eine Infrastruktur entwickelt werden.

Messebesucher spenden Urin: Lösung oder Symbolik?

Auf der Reisemesse CMT in Stuttgart wurde das Material öffentlich vorgestellt. Besucher konnten dort Urin spenden, um die Forschung zu unterstützen.

Rund 100 Liter kamen dabei zusammen: Ein symbolischer Beitrag, der die Aufmerksamkeit auf das Thema lenkt, die praktische Umsetzbarkeit aber nicht löst.

Diese Alternativen gibt es schon heute

Während Bio-Beton aus Urin aktuell noch ein reines Forschungsprojekt ist, existieren bereits heute zementfreie oder zementarme Lösungen: Geopolymerbeton kommt zum Beispiel ohne klassischen Zement aus und nutzt industrielle Nebenprodukte. Solche Betone wurden bereits in der Praxis umgesetzt. Die Herausforderung: Aktuell liegen die Kosten rund 30-40% über klassischem Beton, weshalb die Marktdurchdringung noch gering ist.

Mehrere Säcke Zement gestapelt auf einer Palette

Bedeutung für Handwerksbetriebe und Bauunternehmen

Für Handwerksbetriebe ist dieser Trend gleich in mehrfacher Hinsicht relevant:

Nachhaltigkeit wird zum Wettbewerbsvorteil: Klimafreundliche Baustoffe sind nicht mehr nur ein “Nice to have”, sondern werden von Auftraggebern, Förderprogrammen und Ausschreibungen zunehmend als Standard verlangt.
Neue Spezialisierungen entstehen: Wer sich früh mit nachhaltigen Materialien beschäftigt, kann sich als innovativer Partner für Planer und Bauherren positionieren.
Neue Anforderungen an die Planung: Bio-Beton könnte andere Eigenschaften haben als klassischer Beton, z.B. andere Aushärtezeiten, eine andere Dichte oder eine andere Druckfestigkeit. Das wird Auswirkungen auf Anwendung und Verarbeitung haben.
Neue Hebel für klimafreundliches Bauen: Sie liegen heute in modernen Zementsorten, Geopolymeren und effizienter Planung.

Es lohnt sich also für Handwerksunternehmen schon heute, Baustofftrends und nachhaltige Entwicklungen im Blick zu behalten und realistisch zu bewerten. So bleibt dein Handwerksbetrieb zukunftsfähig und kann Kunden neue Perspektiven für ökologisches Bauen aufzeigen.