Innovative Methode zur Reduktion von CO2-Emissionen in der Zementproduktion

Forscher:innen der University of Michigan wollen die Zement-Produktion mit einem CO2-einsparenden Verfahren umweltfreundlicher gestalten. „Unser Verfahren zur elektrochemischen Materialherstellung eröffnet ein neues Gebiet in der Zementproduktion und der Abfallverwertung in großem Maßstab“, sagt Forscher Jiaqi Li, der auch wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ist.

Zwei CO2-Quellen im Visier

Der sogenannte Portland-Zement wird durch das Erhitzen von zerkleinertem Kalkstein und Ton in einem Drehofen produziert. Die Verwendung fossiler Brennstoffe zur Beheizung der Öfen verursacht 40 Prozent der CO2-Emissionen, die mit diesem Prozess verbunden sind. Die verbleibenden 60 Prozent resultieren aus der Zersetzung des Kalksteins, der hauptsächlich aus Kalziumkarbonat besteht, in Kalziumoxid (CaO) und CO2. Kalziumoxid spielt eine zentrale Rolle als Rohstoff für die Zementproduktion.

Obwohl das neue Verfahren die Erhitzung von Kalkstein und Ton nicht verändert, erzielt es Einsparungen, indem synthetisch hergestellter Kalkstein anstelle von natürlichem verwendet wird. Der dabei verwendete Rohstoff ist CO2, das aus der Atmosphäre gewonnen wird. Bei der Zersetzung dieses synthetischen Kalksteins (CaO) wird lediglich die Menge an CO2 freigesetzt, die zuvor aus der Luft entnommen wurde. Dadurch reduzieren sich die Netto-Emissionen um 60 Prozent. Darüber hinaus entstehen bei der elektrolytischen Herstellung des Kalksteins aus Basaltstaub und CO2 Wasser und Sauerstoff, die den Bedarf an Brennstoffen verringern, sowie Siliziumdioxid, das als Zuschlagstoff für Beton verwendet werden kann.

Gigantischer Energiebedarf

„Unsere Strategie kann die Zementindustrie von einem Gigatonnen-CO2-Emittenten zu einem Gigatonnen-Förderer für saubere Energie machen“, so Wenxin Zhang vom California Institute of Technology und Forschungsstudent am LLNL. Es ist etwas übertrieben zu behaupten, dass die Emissionen vollständig auf Null reduziert werden, da dies nicht der Fall ist. Darüber hinaus erweist sich das Verfahren nur dann als umweltfreundlich, wenn für die Herstellung von Calciumoxid ausschließlich erneuerbare Energiequellen genutzt werden.

Hinzu kommt, dass der Energiebedarf enorm ist, wobei die Entwickler keine genauen Zahlen dazu angeben. Angesichts des bereits erkennbaren Mangels an grünem Strom für die zahlreichen Anwendungen, die dieser abdecken soll, ist eine vollständige Umstellung auf das neue Verfahren kaum realisierbar. Sofern jedoch das Problem der Stromversorgung gelöst werden kann, könnte die innovative Methode zur Zementproduktion kostengünstiger sein als die derzeit verwendeten Verfahren, so die Aussagen der Entwickler.