Zementindustrie

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 20,5 Millionen Tonnen CO2 in die Atmosphäre freigesetzt. Das entspricht etwa zwei Prozent aller Treibhausgasemissionen und 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.

Strategien und Herausforderungen einer klimaneutralen 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 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.

Etablierte Lösungen greifen nicht mehr, Forschung für neue Technologien notwendig

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 beispielsweise Kunststoffabfälle, werden zukünftig nicht mehr oder nicht ausreichend verfügbar sein. Daher müssen auch Forschungsansätze für die strombasierte Prozesswärmeerzeugung vorangetrieben werden.

Die 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.


Drei Fragen an...

Johannes Kreißig, DGNB e.V.

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 gGmbH

Im Interview spricht Dr. Christoph Müller über Herausforderungen einer klimaneutralen Betonbauweise und den Einsatz klimafreundlicher, CO2-reduzierter Zemente und Betone.
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Beispiele aus der Praxis

LEILAC – CO2-Abscheidung bei der Zementherstellung

LEILAC steht für ein EU-gefördertes Projektkonsortium aus insgesamt elf Forschungsinstituten und Unternehmen, darunter HeidelbergCement, Calix, Lhoist und Solvay. Seit 2019 betreibt HeidelbergCement im belgischen Lixhe die erste Pilotanlage, mit der 95 Prozent des unvermeidbaren prozessbedingten CO2 hoch rein abgeschieden werden kann. Seit April 2020 läuft das Folgeprojekt LEILAC-2.

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Westküste100 – Dekarbonisierung einer ganzen Wertschöpfungskette

Im Wasserstoff-Reallabor Westküste100 wird mit Hilfe von grünem Wasserstoff das unvermeidbare CO2 aus der Zementproduktion zu hochwertigem Treibstoff umgesetzt. Dazu wird das Zementwerk Lägerdorf der Fa. Holcim auf das sogenannte Oxyfuel-Verfahren umgestellt. Neben Holcim sind weitere Unternehmen aus Industrie und Energie beteiligt, unter anderem Orsted oder thyssenkrupp.

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Studien zur Dekarbonisierung der Zementindustrie

Dekarbonisierung von Zement und Beton (VDZ)

Dekarbonisierung von Zement und Beton – Minderungspfade und Handlungsstrategien

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Herausgeber: Verein Deutscher Zementwerke (2020)

Zusammenfassung:

  • Der Verein Deutscher Zementwerke (VDZ) vertritt seit 1877 die wirtschaftspolitischen und technisch-wissenschaftlichen Interessen der deutschen Zementhersteller.
  • Die Roadmap fasst die Erfolge und Technologien der vergangenen 30 Jahre zusammen und geht auf die aktuellen und zukünftigen Technologien und Herausforderungen entlang der Wertschöpfungskette ein.
  • Sie vergleicht zwei Szenarien und erläutert das jeweilige CO2-Einsparpotenzial bis 2050 (gegenüber 1990).
  • Das ambitionierte Referenzszenario betrachtet den konsequenten Einsatz bereits heute verfügbarer CO2-Minderungstechnologien (-50 Prozent CO2).
  • Das Szenario Klimaneutralität betrachtet zusätzlich die Anwendung von Breakthrough-Technologien wie die CO2-Abscheidung, die Einführung von CEM VI-Zementen mit Klinkeranteilen von 35 bis 50 Prozent sowie Wasserstoff als Energieträger (-100 Prozent CO2).

Ergebnis

Als Ergebnis werden die wichtigsten fünf Handlungsfelder für Politik, Wirtschaft und Gesellschaft herausgearbeitet:

  • Verfügbarkeit erneuerbarer Energie
  • Aufbau einer funktionierenden CO2-Infrastruktur
  • Bedeutung von CO2 beim Bauen
  • Mix an Politikinstrumenten für passende Rahmenbedingungen, Wettbewerbsfähigkeit und Innovation
  • Gesellschaftliche Akzeptanz für CCUS bzw. Konsens über Technologiemix

Cementing the European Green Deal (Cembureau)

Cementing the European Green Deal – Reaching climate neutrality along the cement and concrete value chain by 2050

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Herausgeber: CEMBUREAU (2020)

Zusammenfassung:

  • CEMBUREAU repräsentiert, als European Cement Association mit Sitz in Brüssel, die europäische Zementindustrie.
  • Die Roadmap zeigt, dass bis 2050 eine Reduzierung der CO2-Emissionen auf Netto-Null innerhalb der Wertschöpfungskette Klinker – Zement – Beton – Konstruktion – Rekarbonisierung erreichbar ist.
  • Die größten Hebel sind: Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung (-42 Prozent CO2), Ersatz fossiler Brennstoffe durch nicht recycelbare Abfälle und Biomasse-Abfälle (-15 Prozent CO2) sowie Markteinführung kohlenstoffarmer Zementprodukte (-13 Prozent CO2).
  • Große Bedeutung wird dem Lebenszyklusansatz zugeschrieben, um den CO2-Fußabdruck von Bauwerken zu verringern und einen Markt für grüne Produkte zu generieren.
  • Es werden das Potenzial jeder Technologie quantifiziert sowie konkrete politische und technische Handlungsempfehlungen zur Unterstützung angegeben.


Klimaschutz in der Beton- und Zementindustrie (WWF)

Klimaschutz in der Beton- und Zementindustrie – Hintergrund und Handlungsoptionen

Zur Studie

Herausgeber: WWF (2019)

Zusammenfassung:

  • Der Bericht beleuchtet den Einfluss der Zement- und Betonindustrie auf das Klima, die Besonderheiten des Marktes sowie die technischen Möglichkeiten und Potenziale.
  • Hürden bei der Umsetzung werden benannt, konkrete Maßnahmen und Handlungsoptionen der deutschen und europäischen Politik sowie der öffentlichen Hand werden aufgezeigt.
  • Fazit: Die Umsetzung einer klimaneutralen Zementherstellung ist aus Klimaschutzsicht zwingend notwendig. Für die deutsche Wirtschaft als Exporteurin von Zement und innovativen Anlagen ergeben sich daraus auch Entwicklungschancen und Wachstumsperspektiven, aus denen sich neue Geschäftsfelder erschließen lassen.
  • Voraussetzung ist, dass aktuelle Hemmnisse beseitigt, notwendige regulatorische Rahmenbedingungen gesetzt und bestehende Handlungsspielräume, beispielsweise bei der öffentlichen Beschaffung, genutzt werden.