Von der Belastung zur wertvollen Ressource: CO2-Emissionen umwandeln

Oct 17, 2023

Als Leseliste speichern Veröffentlicht von David Bizley, Herausgeber World Cement, Montag, 5. Juni 2023, 10:30 Uhr

Klaus Baernthaler, ANDRITZ, skizziert die Entwicklung der ersten Pilot-CCUS-Anlage der europäischen Zementindustrie.

Die bei der Herstellung von Zement ablaufenden chemischen Prozesse machen ihn zu einer der weltweit bedeutendsten Quellen für Kohlendioxid (CO2)-Emissionen. Laut einem vom Imperial College veröffentlichten Bericht aus dem Jahr 2021 emittiert jede Tonne Klinker während des Kalzinierungsprozesses bis zu etwa 0,6 Tonnen CO2. Tatsächlich berichtet die Global Cement and Concrete Association (GCCA), dass die Zementindustrie etwa 7–8 % der weltweiten vom Menschen verursachten CO2-Emissionen ausmacht. Damit ist Zement der Luftfahrtindustrie voraus und übertrifft die Emissionen jedes einzelnen Landes außer China oder den USA.

Es ist klar, dass die Reduzierung der CO2-Emissionen aus der Zementproduktion einen entscheidenden Beitrag dazu leisten wird, dass die Welt ihre Netto-Null-Ziele zur Begrenzung der globalen Erwärmung erreicht. Es gibt Möglichkeiten zur Reduzierung entlang der Wertschöpfungskette, beispielsweise durch den Ersatz fossiler Brennstoffe durch erneuerbare Energien und grünen Wasserstoff, die Entwicklung energieeffizienterer Öfen und die Einführung innovativer klinkerarmer Zemente. Allerdings können diese Maßnahmen den CO2-Ausstoß nicht vollständig eliminieren. Denn ein großer Teil der CO2-Emissionen entsteht durch das im Klinker enthaltene Calciumcarbonat (CaCO3), das zu Calciumoxid (CaO) reagiert und CO2 in die Atmosphäre abgibt. Es besteht also eine erhebliche Lücke, die durch die Technologie zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) geschlossen werden muss.

Die Herausforderung besteht darin, dass CCS noch in den Kinderschuhen steckt, insbesondere in der Zementindustrie. Laut dem von der Internationalen Energieagentur (IEA) im September 2022 veröffentlichten Zementverfolgungsbericht werden heute nur etwa 0,1 Megatonnen (Mt) Zementemissionen erfasst. Das bedeutet, dass der Einsatz von CCS innerhalb dieses Jahrzehnts drastisch zunehmen muss und in der Lage sein muss, im Jahr 2030 fast 180 Mio. t einzufangen.

Ein Zementhersteller, der sich der CCS-Herausforderung stellt, ist Rohrdorfer Zement, der an Standorten in Deutschland, Österreich, Italien und Ungarn hochwertige Baustoffe für den regionalen Bedarf produziert. Das Unternehmen hat bereits einen wegweisenden Weg zur CO2-neutralen Produktion eingeschlagen. So war es beispielsweise eines der ersten Unternehmen, das einen Waschgaskatalysator zur Denitrifikation (Entfernung von NOx – Stickoxiden und Stickstoffdioxid) aus Ofenabgasen einsetzte und mit Hilfe eines Kraftwerks die Abwärme der Zementproduktion in umwandelte Elektrizität.

Am Standort Rohrdorf in Bayern hat es bereits große Fortschritte bei der Dekarbonisierung gegeben. Im Jahr 2022 wurde Zement mit 45 % weniger CO2 produziert als im Jahr 1990. Dies wurde durch die Optimierung der Zementarten und des Brennstoffverbrauchs erreicht. Ziel ist es, bis 2030 eine Reduzierung um 65 % zu erreichen. Die restlichen 35 % können nur durch Abscheidung reduziert werden.

Rohrdorfer hat aus eigener Initiative rund 3 Millionen Euro in Europas erste CO2-Abscheidungsanlage für die Zementindustrie investiert. Diese Pilotanlage wurde mit ANDRITZ als Auftragnehmer für Engineering, Beschaffung und Bau (EPC) entwickelt. Angetrieben von Innovation und Technologie unterstützt ANDRITZ nachhaltige Lösungen, die weit über den Bereich der CO2-Abscheidung hinausgehen. Die im Herbst 2022 in Betrieb genommene Anlage fängt mittlerweile 2 Tonnen CO2 pro Tag ein, das von der chemischen Industrie in der Region als wertvolles Gut genutzt wird.

Es gibt zwei Hauptgründe für die Investition von Rohrdorfer in das Pilotprojekt zur CO2-Abscheidung, wie Helmut Leibinger, Leiter des Netto-Null-Emissions-Teams des Unternehmens, erklärt:

„Derzeit genießen wir den kostenlosen Status im Rahmen des Emissionshandelssystems (ETS). Das bedeutet, dass wir eine kostenlose Zuteilung von Zertifikaten für das Kohlendioxid haben, das wir in die Atmosphäre entweichen lassen. Da dies jedoch ausläuft, wird es dafür unerschwinglich teuer sein.“ Unser Ziel ist es daher, einen Weg zu finden, unsere Produktion bis 2038 zu dekarbonisieren. Wir erkannten das Potenzial für die CO2-Abscheidung aufgrund der früheren Erfahrungen von ANDRITZ in anderen Branchen, waren aber noch nicht bereit für ein umfassendes Projekt, insbesondere da wir Wir waren der Meinung, dass wir nicht einfach „kopieren und einfügen“ können, sagen wir, aus der Öl- und Gasindustrie. Wir mussten einen Machbarkeitsnachweis durchführen, um die technischen, qualitativen und wirtschaftlichen Bedingungen für die CO2-Abscheidung und -Umwandlung in der Zementindustrie zu überprüfen ."

„Darüber hinaus muss unsere Industrie beginnen, das Potenzial von Kohlendioxid als wertvolles Gut und nicht als Problem zu erkennen, das beseitigt werden muss. Dieses Projekt zeigt, wie es in Methanol, Ethylen oder Ameisensäure umgewandelt werden kann, und ist damit ein Anfang.“ Material für viele Produkte, die derzeit aus Petrochemikalien gewonnen werden.

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