CO2-intensive Zementherstellung
Zement ist als Hauptbestandteil von Beton eines der wichtigsten Materialien unserer Zeit. Er fungiert als „Kleber" im Beton und beeinflusst maßgeblich dessen Eigenschaften. In unserer modernen Gesellschaft ist der Baustoff allgegenwärtig und nicht mehr wegzudenken. Beton findet sich in unterschiedlichsten Bauwerken: vom Einfamilienhaus bis zum Wolkenkratzer über Brücken und Straßen bis hin zu mächtigen Staudämmen.
Im Jahr 2017 wurden in Deutschland circa 34 Millionen Tonnen Zement produziert und damit rund 20 Millionen Tonnen CO2 in die Atmosphäre freigesetzt. Das entspricht rund zehn Prozent der Industrieemissionen. Damit gehört die Zementindustrie zu den energie- und materialintensiven Branchen. Relevant sind insbesondere die erheblichen CO2-Mengen, die bei der Produktion von Zementklinker, einem Vorprodukt des Zements, emittiert werden.
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Strategien für eine klimaneutrale Zementindustrie
Seit Jahrzehnten arbeitet die Zementindustrie an Strategien, um ihre Klimabilanz zu verbessern. Kontinuierlich hat sie an der Steigerung der Energieeffizienz gearbeitet, was sowohl die Nutzung von Abwärme als auch den effektiven Einsatz von Strom beinhaltete. Sogenannte sekundäre Nebenprodukte, dazu gehören Hüttensand oder Flugasche, ersetzen einen Teil des Zementklinkers im Zement, abfallstämmige Stoffe (beispielsweise Altreifen oder Industrieabfälle) ersetzen fossile Brennstoffe. Auch an alternativen Bindemitteln wird geforscht.
Im Fokus: CO2-Abscheidung
Im Fokus aktueller Entwicklungen stehen aber insbesondere Technologien zur CO2-Abscheidung, da die Emissionen aus den Rohstoffen derzeit nicht zu vermeiden sind. Insgesamt gibt es zahlreiche technologische Ansätze, deren Entwicklung unterschiedlich ausgereift ist. Einige werden bereits großtechnisch getestet, andere müssen noch grundlegend erforscht werden.
Forschung für neue Technologien
Herausforderungen für die Zementindustrie bestehen darin, dass bereits erfolgreich etablierte Lösungsansätze mittelfristig nicht mehr umsetzbar sind. Ursache dafür sind einzelne Maßnahmen, die im Rahmen des Klimaschutzplans 2050 in anderen Sektoren angestrebten werden, wie beispielsweise der Ausstieg aus der Kohleverstromung. Die derzeit eingesetzten Nebenprodukte Hüttensand und Flugasche sowie geeignete abfallstämmige Brennstoffe, wie Kunststoffabfälle, werden zukünftig nicht mehr oder nicht ausreichend verfügbar sein. Aus diesem Grund wird der Ansatz der strombasierten Prozesswärmeerzeugung aktuell auch bereits im Feld der Zementklinkerherstellung in einigen Forschungsvorhaben untersucht und vorangetrieben. Beispiele hierfür sind u. a. die Projekte ELSE sowie das Nachfolgeprojekt ELSE 2.
Rahmenbedingungen für CO2-Einsparungen müssen stimmen
Damit die Zementindustrie erfolgreich die Strategien zur Reduzierung ihrer CO2-Emissionen umsetzen kann, sind politische und wirtschaftliche Weichenstellungen notwendig. Viele der neuen Technologien benötigen große Mengen elektrischer Energie, weshalb der Ausbau erneuerbarer Energie vorangetrieben werden muss. Bei Fragen rund um die Abscheidung, den Transport und die Nutzung von CO2 sind klare regulatorische Rahmenbedingungen erforderlich. Zudem müssen zukünftig Normen und Regelwerke angepasst werden. Nicht zuletzt braucht es einen Markt für „grüne“ Zemente.
Kontakt
Bianca Dornisch-Bund
Fachliche Projektmanagerin
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Fachforum Zement
Die KEI Fachforen bringen regelmäßig Branchenexpert*innen der energieintensiven Industrie zusammen.
Klimaneutrale Zementindustrie
So funktioniert die Zementherstellung
Drei Fragen an...
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Per Brevik, Heidelberg Materials Northern Europe
In dem englischsprachigen Kurzinterview spricht Per Brevik über die Erfolgsfaktoren des Brevik-CCS-Projekts, darunter Technologietests, Anlagenumbau-Planung und soziale Akzeptanz.
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Johannes Kreißig, DGNB
Johannes Kreißig spricht über Lösungsansätze für nachhaltiges Bauen, darunter ein Zertifizierungssystem, das der Baubranche bei der Umsetzung einer ganzheitlichen Nachhaltigkeitsqualität hilft.
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Dr. Christoph Müller, VDZ Technology
Im Interview spricht Dr. Christoph Müller über Herausforderungen einer klimaneutralen Betonbauweise und den Einsatz klimafreundlicher, CO2-reduzierter Zemente und Betone.
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Prof. Lars-André Tokheim, University of South-Eastern Norway
In dem englischsprachigen Kurzinterview erläutert Prof. Lars-André Tokheim das Potenzial des Elektrifizierens des Kalzinierungsprozesses bei der Zementherstellung.
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Dr. Simon Wolf, Germanwatch e. V.
Simon Wolf identifiziert gesellschaftliche Barrieren für CCS und plädiert für eine präzise politische Strategie. Er unterstreicht die Bedeutung eines frühzeitigen Dialogs in CO2-Infrastruktur-Regionen unter Einbeziehung von Industrie und Umweltverbänden.
Geförderte Projekte
WAGEOS2SHS
Die Lech-Stahlwerke und das Recyclingunternehmen Max Aicher Umwelt entwickeln mit den Zementproduzenten Holcim und Märker einen klimaschonenden Klinkerersatzstoff aus der Elektroofenschlacke von recyceltem Schrott.
Capture2Use
Im Projekt „Capture2Use“ errichten HeidelbergCement und Linde die deutschlandweit erste Anlage im industriellen Maßstab zur CO2-Abscheidung durch Aminwäsche.
ErfMemDekZem
Im Projekt „ErfMemDekZem“ erforscht der Baustoffproduzent Holcim die membranbasierte Abscheidung von CO₂ im Anwendungsfeld der Zementindustrie.
C3Pi
Im Projekt „C3Pi“ baut das Südbayerische Portland-Zementwerk die weltweit erste integrierte Pilotanlage für die Herstellung getemperter Tone.
DurDekZem
Im Projekt „DurDekZem" führt der Zementhersteller Holcim eine Durchführbarkeitsstudie im großindustriellen Maßstab durch, welche die Umsetzung einer membranbasierten CO2-Abscheidung untersucht.
Weitere Praxisbeispiele
catch4climate
Pilotprojekt zum Bau einer ersten Oxyfuel-Klinkerbrennanlage zur Abscheidung von reinem CO2
ELSE und ELSE 2
Kombinierte CO2-Abscheidung und Elektrifizierung des Kalzinierungsprozesses bei der Zementherstellung
Brevik CCS
Zementwerk in Brevik wird weltweit erste Anlage zur CO2-Abscheidung in der Zementindustrie