Damit Zement CO2-neutral produziert werden kann, müssen dessen Herstellung und Bestandteile dekarbonisiert werden. Ein wichtiger Hebel bei diesem Prozess ist der teilweise Ersatz des Zementklinkers durch CO2-arme oder CO2-freie Alternativen. Darunter fallen zum Beispiel auch mineralische Komponenten wie Tone.
Damit Tone ihre bindenden Eigenschaften entfalten können, müssen sie durch eine thermische Behandlung (»tempern«) aktiviert werden. Dies wird nun in einer Pilotanlage von Rohrdorfer Zement getestet. Ziel ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das auch auf andere Zementwerke übertragbar ist und von der gesamten Industrie adaptiert werden kann.
Weltweit erstmalige Integration in bestehendes Zementwerk
Eine Besonderheit der Pilotanlage ist das Tempern mit einem sogenannten »Flash-Calzinator«. „Dabei handelt es sich um einen Flugstromreaktor“, erklären die Experten von Rohrdorfer Zement. „Der Begriff »Flash« beschreibt hierbei die rasche Aufheizung und Kalzinierung der Tone im Reaktor. Hier kommt es zu einer Art Popcorn-Effekt, wodurch die verwendeten Ton-Rohstoffe innerhalb von Sekunden thermisch aktiviert werden.“ Hinzu kommt, dass in Flugstromreaktoren die Brennbedingungen sehr exakt eingestellt werden können. So kann im Produkt (getemperter Ton bzw. anschließend Zement) eine hohe Qualität erzielt werden.
Ein weiterer Meilenstein ist die Integration der Pilotanlage in ein aktives Zementwerk. Bisherige Versuchsanlagen waren als »Stand-Alone«-Anlage vom Zementherstellungsprozess abgekoppelt. Gelingt die Integration, ist eine zügige Verbreitung der Technologie in der gesamten Zementindustrie zu erwarten.
Energie- und emissionsarmer Betrieb
Das Rohrdorfer »Net Zero Emission«-Team geht noch einen Schritt weiter: Das neue Anlagenkonzept zielt darauf ab, vorhandene Abwärme aus der Klinker-Produktion zu nutzen, um so den Primärenergiebedarf zur thermischen Behandlung der Tone zu reduzieren. Für die zusätzlich benötigte Wärmemenge soll Wasserstoff als zukunftsfähiger Energieträger zum Einsatz kommen. Die beim Betrieb entstehenden Abgase werden nach Verlassen der Pilotanlage in die bestehende Abgasreinigung der Klinker-Produktion rückgeführt. Es entstehen damit keine zusätzlichen Emissionen.
Nach erfolgreicher Erprobung soll eine Großanlage und damit ein signifikanter Rückgang des Klinker-/Zementfaktors realisiert werden. Bei gleichbleibendem Energiemix sind CO2– Einsparungen von 16 bis 18 Prozent möglich. Sollte die Energiebereitstellung CO2-frei erfolgen, können mit der Großanlage bis zu 30 Prozent der CO2-Emissionen eingespart werden.
Großer Sprung auf dem Weg zur Dekarbonisierung
„Getemperte Tone tragen als Zementbestandteil wesentlich zur Vermeidung von CO2 bei. Mit dem Pilotprojekt zur prozessintegrierten Herstellung von getemperten Tonen werden wir in unserer Dekarbonisierungs-Roadmap nicht nur einen Schritt, sondern einen Sprung machen“, so Dr. Helmut Leibinger, Leiter des Rohrdorfer »Net Zero Emission«-Teams.
Im Rahmen des Pilotprojekts stehen 2024 Planung sowie zahlreiche Prozesssimulationen an. Die Inbetriebnahme der Pilotanlage ist für das Frühjahr 2025 geplant. Ende 2026 soll das Projekt abgeschlossen sein. Aufgrund des hohen Innovationspotenzials erhält das Projekt vom BMWK und der Europäischen Union eine Förderung von bis zu 8,65 Mio. Euro.
