Beton ist aus dem modernen Bauwesen kaum wegzudenken. Seine Klimabilanz fällt jedoch vor allem wegen des enthaltenen Zements schlecht aus: Bei der Herstellung von Zementklinker entstehen große Mengen CO₂, sowohl durch die hohen Temperaturen im Brennofen als auch durch die chemische Umwandlung von Kalkstein. Rund zwei Drittel der Emissionen stammen aus diesem chemischen Prozess.
Biokohlebeton setzt an einem anderen Punkt an. Kohlenstoffreiche Pflanzenkohle wird in die Betonmischung eingebracht und kann dort langfristig gebunden bleiben. Je nach Rezeptur ersetzt sie außerdem einen kleinen Teil des Zements, des Sandes oder anderer Gesteinskörnungen.
Ob der fertige Baustoff dadurch tatsächlich eine neutrale oder sogar negative CO₂-Bilanz erreicht, hängt allerdings von der gesamten Herstellung und den gewählten Bilanzgrenzen ab. Aktuelle Forschungsarbeiten und erste Projekte zeigen, dass die einstige Laboridee zumindest auf einigen Baustellen angekommen ist.
Was ist Biokohlebeton?
Biokohlebeton ist Beton, dem aufbereitete Pflanzenkohle zugesetzt wird. International ist meist von „Biochar Concrete“ die Rede. Auch die Bezeichnungen Pflanzenkohlebeton und Biochar-Beton sind gebräuchlich.
Als Ausgangsmaterial können beispielsweise Holzreste, Grünschnitt, Ernterückstände oder Kaffeesatz dienen. Die Biomasse wird unter sauerstoffarmen Bedingungen erhitzt. Bei dieser sogenannten Pyrolyse entsteht neben Gasen und Flüssigkeiten ein fester, kohlenstoffreicher Rückstand.
Ein Teil des Kohlenstoffs, den die Pflanzen zuvor während ihres Wachstums aus der Atmosphäre aufgenommen haben, wird dabei in eine vergleichsweise stabile Form überführt. Im Beton kann dieser Kohlenstoff über lange Zeit gebunden bleiben.
Wie speichert Pflanzenkohle CO₂ im Beton?
Der zentrale Speichereffekt entsteht nicht erst im fertigen Gebäude. Das CO₂ wurde bereits während des Pflanzenwachstums aus der Luft aufgenommen.
Durch die Pyrolyse wird daraus feste Pflanzenkohle. Wird diese in Beton eingebracht, gelangt der enthaltene Kohlenstoff nicht kurzfristig durch Verbrennung oder Zersetzung zurück in die Atmosphäre, sondern bleibt im Bauteil gespeichert.
Dabei können zwei Klimaeffekte zusammenkommen.
1. Biogener Kohlenstoff bleibt gebunden
Die Pflanzenkohle dient im Baustoff als Kohlenstoffspeicher. Wie groß dieser Effekt ausfällt, hängt unter anderem vom Kohlenstoffgehalt, der Stabilität und der eingesetzten Menge ab.
2. Andere Rohstoffe teilweise ersetzen
Je nach Betonzusammensetzung wird Pflanzenkohle als Zusatzstoff oder als teilweiser Ersatz für Zement beziehungsweise Sand untersucht. Wird weniger Zementklinker benötigt, sinken auch die damit verbundenen Herstellungs- und Prozessemissionen. Beim Ersatz von Sand steht dagegen stärker die Schonung mineralischer Rohstoffe im Vordergrund.
Welche Biomasse eignet sich?
Ökologisch besonders interessant sind regional verfügbare Reststoffe, für die keine höherwertige Nutzung besteht. Ob Holzreste, Ernterückstände oder andere Biomassen tatsächlich sinnvoll eingesetzt werden können, muss jedoch im jeweiligen regionalen Kontext geprüft werden.
Landwirtschaftliche Nebenprodukte können beispielsweise auch für den Humusaufbau, als Futtermittel oder für andere stoffliche Anwendungen gebraucht werden. Die Klimabilanz hängt deshalb auch davon ab, was mit dem Ausgangsmaterial ohne die Herstellung von Pflanzenkohle geschehen wäre.
Hinzu kommt die notwendige Materialqualität. Unterschiedliche Ausgangsstoffe und Pyrolysebedingungen führen zu abweichenden Eigenschaften. Für zuverlässige Betonrezepturen werden daher kontrollierte Rohstoffe, einheitliche Produktionsverfahren und nachvollziehbare Qualitätsstandards benötigt.
Wie verändert Pflanzenkohle die Eigenschaften des Betons?
Pflanzenkohle besitzt eine poröse Struktur und kann vergleichsweise viel Wasser aufnehmen. Dadurch beeinflusst sie unter anderem den Wasserbedarf, die Verarbeitbarkeit, die Zementhydration und die Porenstruktur des Betons.
Das kann sich in einzelnen Rezepturen positiv auf Festigkeit oder Aushärtung auswirken. Ein allgemeiner Vorteil lässt sich daraus jedoch nicht ableiten. Herkunft der Biomasse, Pyrolysetemperatur, Partikelgröße, Dosierung und Aufbereitung verändern die Materialeigenschaften teilweise deutlich.
Selbst Pflanzenkohlen aus ähnlichen Ausgangsstoffen können sich im Beton unterschiedlich verhalten. Für den praktischen Einsatz müssen die Mischungen deshalb gezielt entwickelt und geprüft werden.
Aktuelle Projekte mit Biokohlebeton
Biokohlebeton wurde lange vor allem an kleinen Probekörpern untersucht. Inzwischen gibt es erste Fertigteile, Bodenplatten, Fundamente und Straßenabschnitte unter realen Bedingungen.
Deutsches Pilotprojekt speichert rund 10,7 Tonnen CO₂
Für ein neues Trainings- und Ausbildungszentrum im bayerischen Kemnath stellte das Bauunternehmen MARKGRAF im Sommer 2025 nichttragende Betonfertigteilwände mit einem Pflanzenkohle-Zuschlag von ecoLocked her.
Pro Kubikmeter Beton wurden 90 Kilogramm des Materials eingesetzt. Insgesamt kamen rund 5,3 Tonnen zum Einsatz. Nach Angaben von ecoLocked wurden damit 10,68 Tonnen CO₂ gespeichert und der CO₂-Fußabdruck der Bauteile gegenüber der ursprünglichen Ausführung um mehr als 60 Prozent reduziert.
Für die Fertigteile war eine Zulassung im Einzelfall erforderlich. Das zeigt, dass die Technik bereits in größeren Bauvorhaben eingesetzt werden kann, aber noch nicht zu den allgemein etablierten Betonlösungen gehört.
→ Hier geht es zum MARKGRAF-Projekt.
Beton aus Holzresten und Kaffeesatz in London
Holcim UK, die Canary Wharf Group und mehrere Forschungs- und Ingenieurpartner erprobten 2025 verschiedene CO₂-reduzierte Betonmischungen in London. Eine davon enthielt Pflanzenkohle aus Holz und verbrauchtem Kaffeesatz.
Bei ersten Versuchen lag das berechnete Treibhauspotenzial der Mischung in den Produktionsphasen A1 bis A3 (1) nach Unternehmensangaben 80 Prozent unter dem eines herkömmlichen Betons mit Portlandzement. Nach weiteren Anpassungen erreichte eine spätere Mischung einen rechnerischen Wert von minus 14 Kilogramm CO₂-Äquivalenten pro Kubikmeter.
Dabei wurden die fossilen Emissionen der Herstellung und der in der Pflanzenkohle gespeicherte biogene Kohlenstoff miteinander verrechnet. Die eingebauten Materialien sollen zwei Jahre lang überwacht werden, um ihre Festigkeit, Haltbarkeit und Praxistauglichkeit mit konventionellem Beton zu vergleichen.
→ Hier geht es zum Holcim-Projekt.
Kaffeesatz ersetzt einen Teil des Sandes
An der australischen RMIT University wird verbrauchter Kaffeesatz bei etwa 350 Grad Celsius unter Sauerstoffausschluss pyrolysiert und anschließend als feine Pflanzenkohle verarbeitet.
In Laborversuchen ersetzte das Material 15 Prozent des Sandes. Die Druckfestigkeit nach 28 Tagen lag dabei rund 30 Prozent über der Vergleichsmischung. Eine 2025 veröffentlichte Lebenszyklusanalyse berechnete bei einem Sandersatz von 5, 10 und 15 Prozent Verringerungen der CO₂-Emissionen um 15, 23 beziehungsweise 26 Prozent.
Die Universität und ihre Partner haben das Material bereits in einem Fußweg und in einem Abschnitt eines größeren Straßenbauprojekts im australischen Bundesstaat Victoria eingesetzt. Für eine breitere Nutzung sind laut RMIT weitere Pilotprojekte, optimierte Mischungen und eine Anpassung an bestehende Normen erforderlich.
→ Hier geht es zum RMIT-Projekt.
ZEROES verbindet Biomasse mit Bauschutt
Auch in Deutschland wird an Baustoffen gearbeitet, die biogenen Kohlenstoff und mineralische Reststoffe kombinieren. Das Fraunhofer-Projekt ZEROES untersucht den Einsatz von Karbonisaten und aufbereitetem Bauschutt in Beton und Kalksandsteinen.
Karbonisate sind kohlenstoffreiche Materialien, die durch die thermochemische Behandlung von Biomasse entstehen. Im Projekt wird geprüft, welche Eigenschaften sie besitzen müssen, damit möglichst große Mengen in Baustoffen genutzt werden können, ohne deren technische Qualität zu beeinträchtigen.
Ein zweiter Forschungsansatz beschäftigt sich mit der direkten Einbindung von CO₂ während der Herstellung von Kalksandsteinen. Das von der EU und dem Land Nordrhein-Westfalen geförderte Projekt läuft von Mai 2024 bis Mai 2027.
→ Hier geht es zum ZEROES-Projekt.
Ist Biokohlebeton wirklich CO₂-negativ?
Ein hoher Pflanzenkohleanteil allein reicht nicht aus, um einen Beton als CO₂-negativ einzustufen. Für die Bilanz sind unter anderem folgende Punkte entscheidend:
- Herkunft + bisherige Nutzung der Biomasse
- Energiebedarf der Pyrolyse
- Transport + Aufbereitung
- Kohlenstoffgehalt + Stabilität der Pflanzenkohle
- Menge des weiterhin benötigten Zements
- tatsächlich ersetzte Rohstoffe
- angenommene Speicherdauer
- Umgang mit dem Material nach dem Rückbau
- Grenzen der jeweiligen Ökobilanz
Besonders wichtig ist der betrachtete Zeitraum. Die häufig verwendeten Module A1 bis A3 umfassen Rohstoffgewinnung, Transporte zum Hersteller und Produktion bis zum Werkstor. Transport zur Baustelle, Einbau, Nutzung, Rückbau und Entsorgung sind darin nicht enthalten.
Ein negativer Wert für A1 bis A3 bedeutet daher nicht automatisch, dass der Baustoff über seinen gesamten Lebenszyklus mehr CO₂ bindet als verursacht. Solche Ergebnisse sind trotzdem relevant, sollten aber zusammen mit den Bilanzgrenzen und den Annahmen zum biogenen Kohlenstoff veröffentlicht werden.
Wie groß ist das Potenzial von Biokohlebeton?
Biokohlebeton wird das Emissionsproblem der Bauindustrie natürlich nicht allein lösen können. Auch bei einem Pflanzenkohlezusatz bleibt meist Zement erforderlich, dessen Herstellung weiterhin CO₂ verursacht.
Der Ansatz kann jedoch mehrere sinnvolle Strategien verbinden: biogene Reststoffe nutzen, Kohlenstoff langfristig speichern und den Bedarf an Zement oder mineralischen Rohstoffen verringern. Besonders interessant ist das Material für langlebige Bauteile, in denen sich ausreichend Pflanzenkohle unterbringen lässt, ohne Festigkeit und Haltbarkeit zu beeinträchtigen.
Die Projekte in Deutschland, Großbritannien und Australien zeigen, dass der Schritt aus dem Labor begonnen hat. Für einen breiten Einsatz fehlen jedoch noch mehr Langzeitdaten, standardisierte Materialqualitäten, passende Normen und transparente Regeln für die CO₂-Bilanzierung.
Biokohlebeton ist damit keine fertige Universallösung, aber ein vielversprechender Baustein für Gebäude, die künftig nicht nur weniger Emissionen verursachen, sondern zugleich biogenen Kohlenstoff speichern können.
(1) A1 bis A3 bezeichnen die Ökobilanz von der Rohstoffgewinnung über den Transport zum Hersteller bis zur Produktion im Werk. Transport zur Baustelle, Einbau, Nutzung, Rückbau und Entsorgung sind darin nicht enthalten.
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