Bei der Herstellung von Zement wird Kalkstein stark erhitzt, was nicht nur viel Energie kostet, sondern auch verunreinigtes Kohlendioxid freisetzt. Diese Nachteile sollen durch neue Verfahren oder andere zementähnliche Materialien vermieden werden. An welchen Ansätzen wird gegenwärtig geforscht oder schon gearbeitet?

Zement ist als Hauptbestandteil von Beton eines der wichtigsten Materialien am Bau. Doch Zement hat einen entscheidenden Nachteil: die Herstellung belastet das Klima.

Wie viel CO2 entsteht bei Zementherstellung?

Die Produktion von Zement zählt mit rund 8 Prozent der globalen Emissionen an Kohlendioxid (2,8 Gigatonnen pro Jahr) zu den größten Verursachern von Treibhausgasen in der Industrie. Wobei die Emissionen im Wesentlichen bei der Herstellung des Zementklinkers entstehen.

Dekarbonisierung von Zement

Um die Dekarbonisierung von Zement zu erreichen, gibt es unterschiedliche Ansätze.

  • Sekundäre Rohstoffe: Der Klinkerfaktor lässt sich durch die Erhöhung des Einsatzes von sekundären Rohstoffen reduzieren, wie beispielsweise Hüttensand und Flugasche. Das Potenzial ist jedoch begrenzt, da für die Material- und Verarbeitungseigenschaften des Zements ein gewisser Klinkeranteil benötigt wird.
  • Reduzierung des Zementanteils im Beton: Dafür müssten nicht nur die Eigenschaften des Zements weiterentwickelt, sondern unter Umständen auch ein höherer Chemikalienbedarf in Kauf genommen werden.
  • Beton-Recycling: Hierfür ist noch unklar, inwiefern bestimmte Fraktionen als Zumahlstoffe einsetzbar sind.

Grüner Zement

Beim Ansatz der Vermahlung wurde für die Zementherstellung im Labor ein neues Verfahren entwickelt. Hierzu wird der Rohkalk nicht mehr in umweltschädlichen Brennöfen in gebrannten Kalk überführt, sondern mit festem Natriumsilikat (Na2SiO3) vermahlen. Ein Einsatz für ein industrielles Niveau wird noch überprüft. 

Für den Substitution-Ansatz lässt sich Beton im Hochbau partiell durch weniger emissionsintensive Baustoffe ersetzen, wie beispielsweise Holz oder Ziegel. Erste Lösungen sind bereits in der Umsetzung. 

Beim Ansatz mit Basaltfasern kann bei der Herstellung von Beton durch das Beimischen von Basaltfasern der Energieverbrauch gesenkt als auch die CO2-Bilanz optimiert werden.
Weitere Vorteile sind: Das Basaltgestein ist in großen Mengen verfügbar und bildet sich täglich neu auf der Erde. 

Durch gezielte Veränderungen des Brennstoffmix reduziert sich die Emissionsintensität. Das heißt, beim Brennstoffmix-Ansatz kommen abfallstämmige Brennstoffe mit einem höheren biogenen Anteil zum Einsatz, wie beispielswiese Klärschlamm. Gleichzeitig könnte auf regenerative Energieträger wie etwa Strom aus erneuerbaren Energien, grüner Wasserstoff, Methan aus Power-to-Gas-Anlagen unter Nutzung von Strom aus erneuerbaren Energien umgestellt werden.

CO2-Abscheidung

Beim Ansatz mit Sauerstoff wird aktuell vor allem der Einsatz von „Carbon Capture and Utilization“ (CCU) intensiv diskutiert, was die direkten CO2-Emissionen der Zementherstellung reduzieren soll.

Bei diesen Verfahren (zum Beispiel Oxyfuel) geht es in den meisten Projekten um die Anreicherung von CO2 im Abgas auf bis zu 80 Prozent. Auf diese Weise ist es möglich, die Abscheideeffizienz zu erhöhen. Das abgeschiedene CO2 kann dann anderweitig verwendet werden. 

Dabei ist zu beachten, dass die Abscheidung nicht verhindern kann, dass das CO2 an anderer Stelle freigesetzt wird und wiederum abgeschieden werden müsste. Hinzu kommen ein erhöhter Energiebedarf sowie die meist damit wiederum verbundenen CO2-Emissionen, falls das Energiesystem noch nicht auf erneuerbare Energien umgestellt wurde. Die CO2-Speicherung im Sinne von „Carbon Capture and Storage“ (CCS) als Speicherung des gasförmigen CO2 untertägig wird gegenwärtig eher kritisch beurteilt.

 

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