Beton gilt als grauer Massenbaustoff, der wegen seines hohen Ressourcenverbrauchs und der CO2-Emissionen bei der Zementherstellung zunehmend in der Kritik steht. Für Professor Thomas Matschei ist Beton ein faszinierendes Material, das er gezielt weiter entwickeln möchte. Matschei leitet seit April 2026 das Fachgebiet Baustoffe am Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz (iBMB) der Technischen Universität Braunschweig. Mit Bianca Loschinsky und Heiko Jacobs hat der Bauingenieur unter anderem über seine Vision eines klimafreundlicheren Betons der Zukunft gesprochen.
Herr Professor Matschei, warum haben Sie sich – nach Stationen in Dresden und Aachen – für die TU Braunschweig entschieden?
Was ich am Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz besonders schätze, ist die Möglichkeit, die gesamte Wertschöpfungskette zu betrachten – vom grundlegenden Materialverständnis bis hin zur praktischen Anwendung. An einem Institut wie dem iBMB kann man grundlegende Forschung betreiben und gleichzeitig den Anwendungsbezug im Blick behalten. Durch die Zusammenarbeit mit Industriepartnern sieht man unmittelbar, wie wissenschaftliche Erkenntnisse später in der Praxis umgesetzt werden können.
Da ich selbst rund zehn Jahre in der Industrie tätig war, liegt mir dieser Praxisbezug besonders am Herzen. Forschung sollte idealerweise auch sichtbar etwas bewirken. Hinzukommt, dass meine Familie in Thüringen wohnt und die Entfernung sich nun deutlich verringert hat.
Womit genau beschäftigen Sie sich in Ihrer Forschung?
Im Kern geht es darum zu verstehen, was Beton zusammenhält. Das klingt zunächst überraschend, denn Beton, so wie wir ihn heute kennen, wird seit mehr als 200 Jahren eingesetzt. Tatsächlich sind jedoch viele grundlegende Prozesse auf der kleinsten Skala bis heute nicht verstanden. Die Herausforderung liegt darin, dass wir Vorgänge im Nanometerbereich untersuchen und dabei gleichzeitig Bauwerke betrachten, die Hunderte Meter groß sein können.
Erschwerend kommt hinzu, dass der Beton ein Opfer seines eigenen Erfolgs geworden ist. Da er weltweit in ähnlicher Qualität günstig verfügbar ist, wurden gigantische Mengen verbaut. Das belastet die Ressourcen massiv – allein im Bauwesen werden jährlich über 30 Milliarden Tonnen Beton verbaut. Zudem verursacht der benötigte Zement als Bindemittel hohe CO2-Emissionen bei seiner Herstellung.
Unser Ziel ist es deshalb, die Materialstruktur der mineralischen Baustoffe besser zu verstehen, um daraus den „Beton der Zukunft“ zu entwickeln: ressourcenschonender, langlebiger und klimafreundlicher. Gleichzeitig wird allerdings auch nach Alternativen geschaut. Zum Beispiel erleben lehmbasierte Baustoffe gerade eine Renaissance.
Beton gilt oft als wenig spannender Baustoff. Können Sie dieses Vorurteil nachvollziehen?
Viele Menschen sehen Beton als grauen, langweiligen Baustoff. Wenn man allerdings die Mikrostruktur betrachtet, eröffnet sich eine völlig andere Welt. Dort findet man komplexe Kristallstrukturen und chemische Prozesse, die hochinteressant sind. Deshalb versuche ich auch, Studierenden zu zeigen, was sich im Inneren des Materials abspielt. Oft entsteht dann ein echter Aha-Effekt. Für mich ist Beton also alles andere als langweilig.
Was sind die Hauptforschungsbereiche und -projekte, an denen Sie an der TU Braunschweig arbeiten werden?
Ein zentraler Schwerpunkt ist die Verringerung von Ressourcenverbrauch und CO2-Emissionen im Bauwesen. Dabei beschäftigen wir uns unter anderem mit der Nutzung von alternativen Sekundär- und Primärrohstoffen zur Bindemittelherstellung und Recyclingmaterialien, die aus dem Abbruch alter Bauwerke resultieren.
Gleichzeitig untersuchen wir, wie sich der Zementanteil im Beton reduzieren lässt. Da die Zementherstellung den größten Teil der CO2-Emissionen verursacht, liegt hier ein besonders großer Hebel für mehr Nachhaltigkeit.
Ein weiterer Schwerpunkt ist die Digitalisierung des Bauens. Mithilfe von Sensorik und automatisierten Fertigungsmethoden wollen wir das Material besser verstehen und gezielter und deutlich ressourcenschonender einsetzen und auch Bauwerke so gestalten, dass sie später leichter rückgebaut und wiederverwendet werden können.
In unserem Bereich ist man immer ein Grenzgänger zwischen verschiedenen Disziplinen. Das spiegelt sich auch im Institut wider: Klassischerweise haben wir neben Chemiker*innen und Bauingenieur*innen auch Mineralog*innen und Geowissenschaftler*innen im Team.
Sie sprechen im Zusammenhang mit Beton auch von Nachhaltigkeit. „Nachhaltiges Bauen mit Beton“ – das klingt wie ein Widerspruch.
Das stimmt, dieser Eindruck ist weit verbreitet. Schaut man jedoch genauer hin, zeigt sich ein differenzierteres Bild. Beton ist nach Wasser das meistgenutzte Material der Welt. Beim Baustoff Holz muss man zunächst warten, bis der Baum groß genug ist. Leider fällt man ihn dann, wenn er am produktivsten ist und den höchsten CO2-Umsatz zeigt. Wichtig ist auch beim Holzbau, eine ganzheitliche Verwertung des Materials anzustreben. Jedoch reichen die verfügbaren Mengen bei weitem nicht aus, um Beton in großem Maßstab zu ersetzen. Auch wenn wir beispielsweise an Infrastrukturen wie Brücken denken. Diese können wir nicht alle mit Lehm oder Holz bauen. Dennoch werden wir in Zukunft eine größere Vielfalt von Baustoffen in der Praxis erleben.
Natürlich verursacht die Beton- und insbesondere die Zementherstellung erhebliche CO2-Emissionen. Deshalb müssen wir Beton drastisch verbessern und weiterentwickeln und einen ohnehin weit verbreiteten Baustoff nachhaltiger machen, anstatt ausschließlich nach Alternativen zu suchen.
Sie möchten den Baustoff Beton grundlegend reformieren.
Ja, an der RWTH Aachen haben wir zum Beispiel dazu vor einem Jahr das Forschungsprojekt „FATRESCON – Concrete Matrices for High-Cycle-Fatigue Resistant, Eco-Efficient Infrastructure“ gestartet, das durch einen ERC Synergy Grant gefördert wird und das ich an der TU Braunschweig fortsetze. Im Fokus steht die Erforschung des Einflusses der Mikrostruktur neuer ökoeffizienter Betone als Material für ermüdungssensible Bauwerke wie Brücken und Windkraftanlagen. Dafür müssen wir die chemischen und mineralogischen Prozesse auf mikroskopischer und makroskopischer Ebene verstehen. Da gehen wir ganz interdisziplinär heran und verbinden thermodynamische Ansätze und Zementchemie mit Multiskalen-Mechanik und neuen Berechnungsmodellen zur Tragwerksanalyse.
Was mich zudem freut ist, dass wir als TU Braunschweig Mitglied im Innovandi Forschungskonsortium werden konnten. Dies ist ein Netzwerk innerhalb der Global Cement and Concrete Association aus weltweit führenden Baustoffherstellern und Universitäten, welches sich als Ziel die Dekarbonisierung der Zement- und Betonindustrie gesetzt hat.
Sie werden mit der Fachgruppe Baustoffe am iBMB auch bei der Digitalen Baustelle (DSC) beteiligt sein. Welchen Beitrag werden Sie hier einbringen?
Mein Beitrag liegt vor allem auf der Materialseite. Neue Baustoffe müssen so entwickelt werden, dass sie mit modernen Fertigungsverfahren funktionieren. Bei der additiven Fertigung reicht es beispielsweise nicht aus, dass ein Material fest wird. Es muss pumpbar sein, durch Düsen gefördert werden können, darf diese nicht verstopfen und muss gleichzeitig nach dem Austritt schnell genug erhärten. Das erfordert ein genaues Verständnis von messbaren Materialeigenschaften. Gemeinsam mit Expert*innen aus Bauingenieurwesen, Architektur, Maschinenbau und Chemie wollen wir Materialien entwickeln, die optimal für die Bauverfahren der Zukunft geeignet sind.
Was hat Sie dazu bewogen, in diesem Bereich zu forschen?
Ich komme tatsächlich aus einer klassischen Baufamilie. Ursprünglich wollte ich Architekt werden. Mich hat immer das kreative Gestalten interessiert. Während meines Bauingenieurwesen-Studiums in Weimar wurde mir jedoch klar, dass mich vor allem die Materialseite interessiert. Der damalige Professor Jochen Stark hat in seinen Vorlesungen immer Bauschäden von überall in der Welt gezeigt und uns klargemacht, wie stark das Verhalten von Bauwerken von Prozessen auf mikroskopischer Ebene beeinflusst wird. Das hat den Forscher in mir geweckt. Irgendwann bin ich dann dem Zement „verfallen“ und wollte das Verhalten des Betons vorhersagbar machen und bin so zu mathematischen Modellen gekommen, um den Beton der Zukunft zu verbessern. Später kam das Thema Nachhaltigkeit hinzu. Seit den frühen 2000er-Jahren beschäftigen mich Fragen rund um CO2-Reduktion, Ressourceneffizienz und neue Baustoffe. Diese Themen ziehen sich bis heute durch meine gesamte Forschung.
Wie sieht Ihr Arbeitsalltag in drei Schlagworten aus?
Motivation, Inspiration und Vernetzung.
Ein großer Teil meiner Arbeit besteht darin, Menschen zusammenzubringen: Forschende verschiedener Disziplinen, Industriepartner, Politik und Gesellschaft. Innovation entsteht oft genau an diesen Schnittstellen.
Gleichzeitig versuche ich, Mitarbeitende zu motivieren und neue Ideen anzustoßen. Und natürlich gehört auch viel Kommunikation dazu – manchmal vielleicht auch zu viele Videokonferenzen.
Zur Person
Thomas Matschei studierte Bauingenieurwesen an der Bauhaus-Universität Weimar. Seine Promotion zum Thema „Thermodynamik der Zementhydration“ absolvierte er an der University of Aberdeen, Schottland. Anschließend war er in verschiedenen Positionen bei LafargeHolcim in der Schweiz tätig und sammelte dort umfangreiche Erfahrungen in Forschung und Entwicklung, anwendungstechnischer Beratung sowie im Marketing. Von 2017 bis 2020 war Matschei Professor für Betontechnologie und Instandsetzung von Betonbauwerken an der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden. Ab April 2020 war er Professor für Baustoffe am Institut für Bauforschung (ibac) der RWTH Aachen. Dort leitete er den Bereich Baustoffforschung – Konstruktionswerkstoffe. Seit April 2026 leitet Professor Thomas Matschei das Fachgebiet Baustoffe am Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz (iBMB) der TU Braunschweig. Zudem ist er Vorstandsmitglied der Materialprüfanstalt für das Bauwesen (MPA) in Braunschweig.
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Thomas Matschei
Technische Universität Braunschweig
Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz
Fachgebiet Baustoffe
Beethovenstraße 52
38106 Braunschweig
Tel.: +49 531 391 5508
E-Mail: t.matschei(at)ibmb.tu-bs.de
www.tu-braunschweig.de/ibmb/
