Im letzten Jahrhundert war Zement das Rückgrat des Bausektors. Als Grundlage für Beton und Mörtel ist Zement in unseren Gebäuden und Infrastrukturen weit verbreitet. Doch die Zementherstellung ist ein energieintensiver Wirtschaftszweig — für jedes produzierte Kilogramm Zement werden 0,5 bis 0,7 Kilogramm CO2 ausgestoßen, wodurch sein Anteil an den globalen Emissionen auf fast acht Prozent steigt. Als Reaktion auf die steigende Nachfrage nach kohlenstoffarmen Produkten arbeiten die Hersteller daran, den CO2-Fußabdruck von Trockenmischprodukten zu reduzieren. In diesem Artikel werden wir vier verschiedene Möglichkeiten zur Verringerung der CO2-Emissionen im Trockenmischsektor untersuchen und sie gleichzeitig mit dem Scopes-Konzept verbinden. Außerdem erhalten wir Einblicke von Manuel Baumann, Director Global Construction, IMCD Coatings & Construction.
1. Kohlenstoffabscheidung
Kohlenstoffabscheidung ist ein Sammelbegriff für mehrere Technologien, die, anstatt die Erzeugung von CO2 in Zementwerken zu vermeiden, darauf abzielen, zu verhindern, dass es in die Atmosphäre gelangt. Der Schwerpunkt auf Emissionen innerhalb der Anlage ordnet die Kohlenstoffabscheidung fest in Scope 1 ein.
Die meisten CO2-Emissionen bei der Zementherstellung — insgesamt 60 Prozent — entstehen als Nebenprodukt der Klinkerherstellung, als Calcium Karbonat wird im Ofen kalziniert. Mit dem Ofen verbundene Anlagen zur Kohlenstoffabscheidung würden das CO2 auffangen, es zu einer Flüssigkeit komprimieren und zum dauerhaften unterirdischen Speicher transportieren.
Alternativ könnte gesammeltes CO2 als zusätzliches zementartiges Material verwendet werden — bis zu 20% der endgültigen Mischung — oder durch Injektion in Beton, wodurch eine stärkere Endmischung entsteht.
Theoretisch könnten diese Technologien die Kalzinierung vollständig dekarbonisieren oder sogar zu einem kohlenstoffnegativer Prozess, der mehr CO2 einfängt als das, was erzeugt wird.
„Zwar gibt es laufende Projekte und großes Interesse von Bei den Zementherstellern im Bereich der Kohlenstoffabscheidung befinden wir uns immer noch in einer Phase, in der die bestehende Technologie nur in Pilotprojekten anwendbar ist und eine breite Akzeptanz kommerziell schwierig zu sein scheint „, erklärt Baumann.
2. Alternative und erneuerbare Energien
Der Ofen ist das Herzstück der Zementfabrik. Hier wird der Kalkstein auf 1.450 ºC erhitzt, wodurch der Klinker entsteht, der dann zu Zement gemahlen wird.
Das Erreichen dieser Temperatur absorbiert 90% der gesamten Energie, die bei der Zementherstellung verbraucht wird. Der fossile Brennstoff, der für den Antrieb der Öfen und der Vorkalzinatoren verwendet wird, ist für 4 0% aller Emissionen bei der Zementherstellung verantwortlich.
Während Zementhersteller ihre Energieeffizienz schrittweise verbessern können, wird die Klinkerherstellung ein energieintensiver Prozess bleiben. Die Umstellung auf alternative Brennstoffe wie Biomasse oder behandelte Siedlungsabfälle würde stattdessen die CO2-Emissionen , die bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehen, direkt reduzieren. Einige Hersteller entscheiden sich dafür, den Ofen zu elektrifizieren, , anstatt Brennstoff vor Ort zu verbrennen. Zurück zum Scopes-Framework: Bei dieser Option wird Strom verwendet, der für die Anlage bezogen wird, um die Scope-2-Emissionen zu reduzieren.
„Wie bei der CO2-Abscheidung haben die meisten Hersteller bereits Programme zur Verbesserung ihrer Energieeffizienz und zur Untersuchung der Machbarkeit der Verwendung alternativer Brennstoffe“, erklärt Baumann. Es bestehen jedoch nach wie vor Hindernisse wie der Preis und die Verfügbarkeit von Biomasse.
3. Klinkerreduzierter Zement
Ein weiterer Versuch, die CO2-Emissionen bei der Zementherstellung zu senken, besteht darin, den Klinkeranteil zu reduzieren, indem zusätzliche zementäre Materialien (SCM) verwendet werden. Die Reduzierung von Klinker fällt in den Anwendungsbereich 1, da wir versuchen, die CO2-Emissionen des Ofens zu reduzieren, indem wir die Kalzinierung umgehen und deren Einsatz reduzieren.
SCM kann aus verschiedenen Quellen gewonnen werden: Industrieabfälle wie Hochofenschlacke aus der Eisenherstellung und Kohleflugasche aus der Stromerzeugung oder natürlich vorkommende Materialien wie Puzzolane.
Es kann zu Mischzement dieser Art kommen was im Vergleich zu Zement Typ I eine Reduzierung des CO2-Fußabdrucks um 10 bis 30% bedeutet.
Neue Zementtypen kommen auf den Markt, wie im Fall von kalziniertem Kalkstein-Tonzement (LC 3). Die Verwendung von Kalkstein und kalziniertem Ton ist eine Alternative, wenn die Verfügbarkeit von Schlacke gering ist. Gleichzeitig verbraucht LC3 weniger Energie, was zu einer Reduzierung der CO2-Emissionen um bis zu 40% führt. Diese Option erfordert jedoch, dass die Hersteller den Produktionsprozess anpassen und eine zweite Produktionslinie einbeziehen.
Mit der vorhandenen Technologie ist die Reduzierung von Klinker der vielversprechendste Ansatz für alle Produkte auf Zementbasis. Der Übergang ist jedoch für die Betonindustrie einfacher als für die Branche der Trockenmischung. Zum Vergleich: Es könnte möglich sein, den Klinkergehalt von Zement um 30 bis 40% zu senken, ohne die Haltbarkeit, Festigkeit und Abbindezeit des Endprodukts zu beeinträchtigen.
„Trockenmischprodukte wie Fugenmörtel, Fliesenkleber oder selbstnivellierende Verbindungen haben Qualitätsanforderungen, die durch einen niedrigeren Klinkergehalt beeinträchtigt werden können“, beschreibt Baumann. „Zement Typ I, der mit Biokraftstoff in Kombination mit Sekundärrohstoffen hergestellt wird, kann den Klinkergehalt senken und gleichzeitig eine flexible Formulierung ermöglichen. Bei der Verwendung von Mischzementen ist es jedoch eine Herausforderung, die Leistung unter anderem in Bezug auf Haltbarkeit, Porosität und Chloridbeständigkeit auf dem gleichen Niveau zu halten. Beispielsweise wirkt sich die Substitution von Klinker auf den Hydratationsprozess aus, was sich negativ auf die Endfestigkeit auswirken kann. Um die richtige Rezeptur zu finden, sind oft umfangreiche Anstrengungen und Tests zur Neuformulierung erforderlich. „
4. Massenbilanzzertifizierte Rohstoffe
Schließlich ist der Massenbilanzansatz eine bewährte Strategie, um den Ersatz fossiler Rohstoffe durch nachhaltigere Rohstoffe auf der Basis von Biomasse oder Abfall zu unterstützen.
Dank dieses Ansatzes können Hersteller erneuerbare und recycelte Rohstoffe in den Prozess aufnehmen, ohne die bestehende Produktionsmethode zu ändern, und ein Endprodukt liefern, das keine Änderungen in der Anwendung erfordert. Eine solche nahtlose Integration erfordert eine exakte Berechnung der Einsatzstoffe während der Rezeptur.
„Redispergierbare Pulver, die in der Regel einen kleinen Prozentsatz des Endprodukts ausmachen, sind ein Bestandteil von Trockenmischprodukten, die von diesem Ansatz profitieren könnten“, erklärt Manuel Baumann.
Konkrete Schritte zur Reduzierung des CO2-Fußabdrucks in Trockenmörteln
In diesem Artikel haben wir vier Möglichkeiten untersucht, den CO2-Fußabdruck im Trockenmischungssektor zu reduzieren. Bewältigung der ökologischen Herausforderungen im Zusammenhang mit der Zementherstellung. Wir haben die Kohlenstoffabscheidung, alternative Energien, die Reduzierung von Klinker und den Massenbilanzansatz behandelt. Diese letzten beiden Ansätze bieten konkrete Maßnahmen, die den Formulierern von Trockenmischungen heute zur Verfügung stehen. Nichtsdestotrotz gibt es Herausforderungen bei der Formulierung, die es zu bewältigen gilt. Bei IMCD sind wir bereit, Hersteller bei der Überwindung dieser Hindernisse zu unterstützen und die Reduzierung der CO2-Emissionen in der Trockenmischindustrie zu fördern. Wenn Sie an diesem Thema interessiert sind, abonnieren Sie unseren Newsletter, um über IMCD und unsere Fortschritte in diesem Bereich auf dem Laufenden zu bleiben.
Über den Marktexperten
Manuel Baumann ist Global Director of Construction bei IMCD Coatings & Construction und beaufsichtigt den Ausbau des weltweiten Baugeschäfts und der Strategien in Zusammenarbeit mit Partnern und Kunden. Manuel blickt auf eine mehr als zehnjährige Karriere in Führungspositionen zurück. Er verfügt über umfangreiche kaufmännische Erfahrung in der Baubranche und lernt gerne durch jede Interaktion mit Kunden und Auftraggebern mehr.