ErfMemDekZem – CO₂-Abscheidung von Rauchgasen in der Zementproduktion
Zuwendungsempfänger: Holcim (Deutschland) GmbH
Projekt: ErfMemDekZem – Industrielle Erforschung zur membranbasierten CO2-Abtrennung für die Dekarbonisierung von Zementwerken
Branche: Zementindustrie
Projektart: Industrielle Forschung
CO2-Einsparpotenzial: Circa 5.750 Tonnen CO2-Abscheidung pro Jahr
Laufzeit
18.11.2022 bis 31.12.2024
Verortung
Höver – Niedersachsen
Fördervolumen
1.329.249,81 €
Copyright: Holcim
Zement ist eines der wichtigsten Materialien unserer Zeit: Als Hauptbestandteil von Beton und Mörtel ist er im Einfamilienhaus, in Brücken oder Windrädern verbaut. Der Baustoffproduzent Holcim arbeitet im Forschungsprojekt „ErfMemDekZem“ daran, die klimaschädlichen Treibhausgase aus dem anfallenden Rauchgas abzuscheiden und als Rohstoff für die weitere Verwendung aufzubereiten. Das dazu genutzte membranbasierte Verfahren findet erstmalig in der Zementindustrie Anwendung.
Die Herausforderung: CO₂-Emissionen rohstoffbedingt unvermeidbar
Das Herstellen von einer Tonne Zement in Deutschland ist rohstoffbedingt mit etwa 600 Kilogramm CO2-Emissionen verbunden. Jährlich werden in Deutschland so rund 20 Millionen Tonnen des Treibausgases in die Atmosphäre abgegeben – das entspricht rund zehn Prozent der gesamten Industrieemissionen. Vor allem beim Brennen von Zementklinker entstehen CO2-haltige Rauchgase. Dass die Emissionsfreisetzung aus den Rohstoffen deshalb bei der Zementherstellung derzeit zu etwa zwei Dritteln unvermeidbar ist, stellt die größte Herausforderung der Branche auf dem Weg in die Klimaneutralität dar. Ein geringerer Treibhausgasausstoß ist nur durch das Abscheiden des im Prozess freiwerdenden Kohlenstoffdioxids möglich. Aus diesem Grund kommt der industriellen Erforschung und Demonstration von CO2-Abscheidetechnologien (Carbon Capture) eine zentrale Rolle zu.
Copyright: Holcim
Die Innovation: Membranbasierte CO2-Abscheidungsanlage für Zement-Rauchgas
Die Holcim (Deutschland) GmbH forscht am Standort des Zementwerkes Höver in Niedersachsen an einer membranbasierten Technik im Abscheidungsverfahren, die hier zum ersten Mal im Zementsektor Anwendung findet. Im geförderten Projekt wird die sogenannte PolyActive™ Membrantechnologie für die Abtrennung von CO2 aus dem Rauchgas des Zementwerkes eingesetzt. Die Membran lässt das durchströmende Kohlendioxid besser passieren als andere Gase. Es kann so anschließend aus dem Rauchgasgemisch abgetrennt werden. Diese Carbon-Capture-Technologie wurde bereits erfolgreich im Labor und in Pilotstudien in zwei Kohlekraftwerken erprobt. Im Förderprojekt sollen die Untersuchungen für den industriellen Zementbereich validiert werden. In der Versuchsumgebung wird der Einfluss verschiedener Parameter – wie Druck, Durchfluss oder Temperatur sowie Energieverbrauch – auf die CO2-Abscheiderate des Zement-Rauchgases untersucht.
Mit dem Versuchsbetrieb für die CO2-Abscheidunganlage im kleineren Maßstab hat Holcim am Standort Höver bereits Anfang 2023 begonnen. Das notwendige Membranverfahren wird von der Helmholtz-Zentrum hereon GmbH und Cool Planet Technologies Limited (CPT) weiterentwickelt. In der ersten Phase des Projektes sollen circa 5.750 Tonnen CO2 im Jahr 2023 abgeschieden werden. Das Bundeswirtschaftsministerium unterstützt das Vorhaben mit gut 1,3 Millionen Euro aus dem Förderprogramm „Dekarbonisierung in der Industrie“.
Copyright: Holcim
Die Unterstützung der Politik zeigt, dass wir erfolgreich die Zementwende eingeläutet haben. Die Förderzusage unterstützt unseren konsequenten Weg zu Klimaneutralität und stärkt uns als Treiber der Transformation unserer Branche.
Ausblick: Maßstabsvergrößerungen des Membranmoduls
Bisherige Untersuchungen erfolgten mit wesentlich kleineren Membranflächen von bis zu 16 Quadratmetern, um CO2 aus Biogas und Rauchgasen von Kohlekraftwerken abzutrennen. Im Projekt wird ein Membranmodul mit bis zu 530 Quadratmetern Fläche bestückt. Damit wird der Einsatz erstmalig industriell im Kontext der Zementbranche erforscht. Falls erfolgreich, soll die Anlage in zwei weiteren Phasen, geplant für 2026 und 2030, so erweitert werden, dass perspektivisch bis zu 800.000 Tonnen CO2 pro Jahr vermieden werden können. Die finale Ausbaustufe soll in der Lage sein, 90 Prozent der CO2-Emissionen der Anlage in Höver abzutrennen und hochreines CO2 in flüssiger oder gasförmiger Form für die Einlagerung oder weitere Nutzung zu liefern. Es wird erwartet, dass die gewonnenen Erkenntnisse zur membranbasierten CO2-Abtrennung auf andere der weltweit 150 Holcim-Standorte übertragen werden können.
