Die Zementproduktion und ihre Dekarbonisierung

Ob Straßen, Brücken, Wohnhäuser oder Wolkenkratzer – ohne Zement gäbe es unsere Städte, wie wir sie kennen, nicht. Denn Zement ist das Bindemittel, das Sand, Kies und Wasser zu einem der wichtigsten Baustoffe unserer Zeit vereint: Beton. Doch die Produktion des grauen Pulvers hat ihre Schattenseiten – die Zementindustrie ist für etwa 7-8 % der globalen CO₂-Emissionen verantwortlich. Das wollen wir ändern! Als zukunftsweisender Technologiepartner liefert thyssenkrupp Polysius innovative Lösungen, um Zementproduzenten bei der Dekarbonisierung zu unterstützen.

Zementproduktion: Ein energieintensiver Prozess

Die Dekarbonisierung der Zementproduktion ist nicht weniger als ein revolutionärer Umbruch in ihrer jahrtausendealten Geschichte. Und diese reicht länger zurück, als man vermuten mag: Bereits im 3. Jahrhundert v. Chr. entwickelten die Römer den sogenannten opus caementitium, einen Baustoff für dessen Herstellung Kalk gebrannt wurde. Heute werden für die Zementherstellung natürliche Rohstoffe wie Kalkstein, Ton, Sand und Eisenerz zu Rohmehl vermahlen, erhitzt und anschließend in riesigen Drehrohröfen bei rund 1.450 Grad Celsius gebrannt. Dabei wird nicht nur eine enorme Menge an Energie verbraucht, sondern auch CO₂ freigesetzt – sowohl durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe zur Erzeugung der hohen Temperaturen als auch durch die chemische Reaktion der Kalksteinumwandlung selbst.

Die Kalzinierung ist während der Zementproduktion einer der Prozesse, bei dem mithilfe der innovativen Technologien von thyssenkrupp Polysius großes Potenzial zur Vermeidung von CO₂ Emissionen besteht.

Nach dem Brennprozess verschmelzen die Bestandteile des Rohmehls durch den Sintervorgang. Der dabei entstehende Zementklinker wird anschließend auf unter 100 Grad Celsius abgekühlt und unter Zugabe von Gips zu Portlandzement vermahlen – dem weltweit am häufigsten verwendeten Zementtyp als Grundlage für Beton, Mörtel und Stuck.

Dekarbonisierung der Zementindustrie auf mehreren Ebenen

Die CO₂-Emissionen bei der Zementproduktion entstehen aus zwei Hauptquellen. Etwa 40% entfallen auf die Verbrennung der fossilen Brennstoffe zum Beheizen der Öfen, während 60% bei der thermischen Zersetzung von Kalkstein in Kohlendioxid und Kalk freigesetzt werden. Neben der Möglichkeit, alternative Brennstoffe zu verwenden, besteht eine weitere Option zur Reduzierung von CO₂ darin, einen Teil des Klinkers im Zement durch zementhaltige Zusatzstoffe (SCM) mit einer geringeren Kohlenstoffbilanz zu ersetzen.

polysius® meca-clay für eine klimafreundlichere Zementproduktion

Das innovative polysius® meca-clay-Verfahren von thyssenkrupp Polysius ermöglicht die Herstellung von aktiviertem Ton als komplementäres zementartiges Material. Die Rohstoffe, alle Arten von Ton, werden dabei nicht etwa durch hohe Temperaturen in einen reaktiven Zustand versetzt, sondern erstmalig in der Geschichte durch ein mechanisch-chemisches Verfahren aktiviert, ihre „innere Energie“ wird sozusagen „aufgeladen“. Der dafür entwickelte polysius® charger benötigt ausschließlich erneuerbare elektrische Energie, wodurch bis zu 70 % der thermischen CO₂-Emissionen der Tonkalzinierung vermieden werden können.

Die polysius® meca-clay-Technologie nutzt erneuerbare Energien statt fossile Brennstoffe, um den Ton für die Zementproduktion zu aktivieren.

polysius® pure oxyfuel: CO₂-Abscheidung durch Sauerstoffverbrennung

Ein noch größerer Hebel zur CO₂-Vermeidung ist das polysius® pure oxyfuel-Verfahren. Das Prinzip der vielversprechenden Carbon-Capture-Technologie (CCT) besteht darin, beim Brennprozess der Klinkerherstellung statt Luft reinen Sauerstoff zu verwenden. So entsteht ein Rauchgas mit deutlich höherem CO₂-Gehalt, das auf über 90 % konzentriert werden kann. Mit einer nachgeschalteten Reinigungsanlage kann das CO₂ weiter auf über 99,5 % aufkonzentriert werden, was den Transport und die Lagerung erleichtert.

Mit der polysius® pure oxyfuel-Technologie entsteht bei der Zementproduktion reineres CO₂, was leichter abgefangen und in anderen Industrien verarbeitet werden kann. Das macht den Produktionsprozess in Zukunft klimaneutral. 2028 nimmt der Zementhersteller Holcim das weltweit erste klimaneutrale Zementwerk mit der polysius® pure oxyfuel-Technologie in Betrieb.

Gemeinsam auf dem Weg zur Dekarbonisierung der Zementproduktion

Trotz des großen Potenzials nachhaltiger Zementtechnologien gibt es nach wie vor Herausforderungen, die bewältigt werden müssen. So weiß thyssenkrupp, als Lieferant von innovativen Anlagen und Ausrüstungen, sowohl um die Herausforderungen regulatorischer Rahmenbedingungen als auch um den Kostenfaktor bei der Implementierung nachhaltiger Technologien. Darum arbeiten wir partnerschaftlich in engem Austausch mit unseren Kund:innen gemeinsam daran, die Zementproduktion nachhaltiger und digitaler zu machen, ohne die Wirtschaftlichkeit aus den Augen zu verlieren. Die Optimierung der Anlagenleistung und -verfügbarkeit und damit die Reduzierung der Gesamtbetriebskosten stehen dabei im Fokus und folgen den polysius® zugrundeliegenden Leitwerten Zuverlässigkeit und Zukunftsorientierung.

Mehr spannende Einblicke in unsere Forschung und Technologien zur Dekarbonisierung der Zementproduktion und anderer Industrien findest du in unseren Stories.