Nachhaltige Zementproduktion: UCLA präsentiert „ZeroCAL“-Technologie
Forscher der University of California, Los Angeles, haben mit der „ZeroCAL“-Methode den CO2-Ausstoß bei der Zementherstellung um bis zu 98 Prozent reduziert. Mit innovativen Verfahren nutzen sie Kalziumhydroxid und erzeugen umweltfreundliche Nebenprodukte. Der hohe Wasser- und Stromverbrauch bleibt jedoch eine Herausforderung auf dem Weg zu noch nachhaltigeren Lösungen.
04.12.2024
Dank Forschern der University of California Los Angeles könnte Zement künftig mit deutlich weniger CO2-Emissionen aus Kalziumhydroxid hergestellt werden. Allerdings kommt dieses Mineral in der Natur nur selten vor. Die Ingenieure haben das Problem gelöst, allerdings unter hohem Einsatz von Wasser und Ökostrom. Sie lösen Calciumoxid, besser bekannt als Kalkstein, in mit Ethylendiamintetraessigsäure (ETDA) versetztem Wasser auf und setzen diese Mischung elektrischem Gleichstrom aus – ein Verfahren, das normalerweise zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff durch Elektrolyse genutzt wird.
Bisher hoher CO2-Fußabdruck
Die milchig aussehende Calciumoxidlösung zersetzt sich bei Stromzufuhr ebenfalls in Wasser und Sauerstoff. Das zurückbleibende Calciumhydroxid wird zur Zementherstellung weiterverarbeitet. Das entstehende Wasser und der Sauerstoff können anschließend zur umweltfreundlichen Beheizung des Drehrohrofens in der Zementproduktion genutzt werden.
Die konventionelle Zementherstellung, bei der Kalkstein in einem mit fossilen Brennstoffen befeuerten Ofen erhitzt wird, um die chemischen Bindungen aufzubrechen, verursacht erhebliche CO2-Emissionen. Für jedes Kilogramm Zement, das auf diese Weise hergestellt wird, entsteht etwa die gleiche Menge CO2. Damit trägt die Zementproduktion etwa acht Prozent zu den weltweiten CO2-Emissionen bei.
Die thermochemische Zersetzung von Kalkstein zur Gewinnung von Kalziumhydroxid verursacht etwa 60 Prozent des freigesetzten CO2. Der Rest stammt aus der fossilen Beheizung der Öfen, in denen die chemischen Reaktionen zur Zementherstellung ablaufen.
Nebenprodukte sind verwertbar
Die Wissenschaftler haben ihre Methode „ZeroCAL“ getauft, was für „Zero Carbon Lime“ steht. Damit können sie bis zu 98 Prozent der CO2-Emissionen vermeiden, die bei der thermochemischen Kalkherstellung entstehen. Zu den Nebenprodukten von ZeroCAL gehören neben Wasser und Sauerstoff auch chemische Rohstoffe wie Salzsäure und Hydrogencarbonat. Die Chemikalie ETDA wird nahezu vollständig verbraucht, so dass nur minimale Mengen in die Umwelt gelangen.
„ZeroCAL ist eine elegante Lösung zur Beseitigung der mit dem Prozess der Zementherstellung verbundenen CO2-Emissionen, denn die vorhandenen Öfen und der Rohstoff Kalkstein können weiter genutzt werden, statt separate Anlagen zur CO2-Abscheidung und -Speicherung bauen zu müssen“, so Forscher Gaurav Sant. Jetzt gehe es darum, den Wasserverbrauch uns den Strombedarf zu reduzieren und die Umsetzung von ETDA zu verbessern, um die Umwelt noch besser zu schützen.
