Dekarbonisierung von Zement

Foto: Synhelion SA
Foto: Synhelion SA

Die Richtung ist klar vorgegeben: Der Verein Deutsche Zementwerke (VDZ) sieht die größte Herausforderung für die weltweite Zementindustrie in den kommenden Jahren eindeutig in der Dekarbonisierung ihres Herstellungsprozesses. Ein Fokus wird dabei auf eine entsprechende Infrastruktur für den Transport des CO2 gerichtet, um das abgeschiedene Treibhausgas einer Nutzung bzw. Speicherung zuführen zu können. Von Christoph Berger

Die Zementindustrie gehört zu den energie- und rohstoffintensiven Branchen. So tragen die Prozesse zur Produktion von Zementklinker und Zementen laut des vom Umweltbundesamt im März 2020 herausgegebenen Berichts „Prozesskettenorientierte Ermittlung der Material- und Energieeffizienzpotentiale in der Zementindustrie“ weltweit zu sechs bis sieben Prozent der anthropogenen CO2-Emissionen bei. Die Herstellung einer Tonne Zement verursacht etwa 700 Kilogramm Kohlendioxid; jährlich werden weltweit rund zwölf Kubikkilometer Beton produziert – Zement vermischt mit Wasser, Sand und Kies ergibt Beton. Pietro Lura, der an der schweizerischen Empa die neue Forschungsabteilung „Beton und Asphalt“ leitet, sagt: „Mit einem Bedarf von über 4,5 Milliarden Tonnen jährlich stellen die beiden Baustoffe in Summe den Löwenanteil aller weltweit verwendeten Materialien dar.“ So stünden denn auch beide Produkte vor gemeinsamen Herausforderungen, etwa eine umweltfreundliche, ressourceneffiziente Herstellung und Nutzung mit verminderten CO2-Emissionen.

Die Empa-Forschenden arbeiten daher an neuen Zement- und Bitumen-basierten Materialien, bei deren Herstellung weniger schädliches Klimagas entsteht – oder sogar CO2 aus der Atmosphäre gebunden werden kann. „Wir werden Prinzipien der Kreislaufwirtschaft umsetzen, indem wir neue Komposit-Materialien entwickeln und das Cross-Recycling von Asphalt und Beton in einem global stetig wachsenden Markt ermöglichen“, sagt Lura. Der Baustoffhersteller Cemex gab Anfang Oktober 2020 bekannt, zusammen mit dem Unternehmen Synhelion eine Technologie auf der Basis von Solarenergie entwickelt zu haben, die eine vollständige Dekarbonisierung der Zementherstellung ermöglichen soll. Der Ansatz basiert darauf, im Zementwerk die Nutzung fossiler Brennstoffe durch Hochtemperatur-Solarwärme zu ersetzen und dabei 100 Prozent der CO2-Emissionen abzuscheiden, um sie als Ausgangsmaterial für die Brennstoffproduktion zu nutzen, wodurch die Zementherstellung klimaneutral würde. Ein Forschungsprojekt dazu sei bereits abgeschlossen, nun soll die Technik schrittweise in eine Pilotanlage eingeführt werden.

Vonseiten des VDZ heißt es, dass die Branche mit konventionellen Ansätzen wie dem Einsatz alternativer Brennstoffe zwar die CO2-Performance von Jahr zu Jahr verbessere, man aber an Grenzen stoße. VDZ-Präsident Christian Knell ist sich sicher: „Klimaneutralität können wir langfristig jedoch nur mithilfe neuartiger Technologien erreichen, mit denen das CO2 im Zementwerk abgeschieden wird, um es anschließend zu nutzen oder zu speichern.“ Deutsche Zementhersteller würden bereits konkrete Pilot- und Demonstrationsvorhaben planen, um die CO2-Abscheidung zur technischen Reife zu führen.