Beton ist allgegenwärtig – und klimaschädlich. Die Zementproduktion allein ist für rund acht Prozent der weltweiten CO₂-Emissionen verantwortlich. Dazu kommt: Herkömmliche Betonbauteile sind schwer, materialintensiv und kaum recycelbar. Genau hier setzt das Forschungsprojekt CARBCOMN an, das seit 2024 läuft und auf vier Jahre angelegt ist. Eine europäische Forschungsgruppe unter Leitung der Empa arbeitet daran, den Betonbau von Grund auf neu zu denken – mit 3D-Druck, Industrieabfällen und einer cleveren Geometrie.

Der Kern des Projekts liegt in zwei Ideen: anderen Materialien und einer anderen Geometrie. Statt konventionellem Zement setzen die Forschenden auf Industrieabfälle – etwa Stahlschlacke, ein Nebenprodukt der Stahlindustrie. Bauteile werden zudem so geformt, dass sie primär auf Druck beansprucht werden – ähnlich wie historische Steinbrücken, die seit Jahrhunderten ohne Stahlbewehrung stehen. „Beton hält viel Druck aus, aber wenig Zugbelastung“, erklärt Forscher Moslem Shahverdi. Wer Bauteile so gestaltet, dass kaum Zugkräfte auftreten, kann auf den Stahl im Beton weitgehend verzichten.

Die geometrisch optimierten Formen lassen sich mit klassischen Betonierverfahren kaum herstellen – wohl aber mit dem 3D-Drucker. Die Hohlräume und komplexen Strukturen werden direkt im digitalen Modell geplant und dann schichtweise gedruckt. Zusätzlich werden sogenannte Formgedächtnislegierungen eingesetzt: spezielle Metalle, die beim Erhitzen schrumpfen statt sich auszudehnen. Nach dem Druck wird CO₂ in die Betonelemente injiziert – das Gas härtet den Beton und wird dabei dauerhaft im Material gebunden. Beton wird so zum CO₂-Speicher.

Das Projekt wird mit rund sechs Millionen Euro aus dem EU-Forschungsprogramm Horizon Europe finanziert. Beteiligt sind neben der Empa auch die ETH Zürich, die Universität Gent sowie das renommierte Architektturbüro Zaha Hadid Architects. Bis 2028 soll ein erster funktionsfähiger Prototyp vorliegen. Die leichteren Strukturen haben zudem einen weiteren Vorteil: In erdbebengefährdeten Regionen reduziert geringeres Gewicht die seismische Belastung von Gebäuden erheblich.