Wie CO2-Abscheidung die Zementindustrie retten kann
Die "Elektrifizierung von allem" ist zu einer Schlüssellösung für die Bekämpfung des Klimawandels geworden, aber für die Zementindustrie - die in hohem Maße auf mit fossilen Brennstoffen erzeugte industrielle Wärme angewiesen ist - ist die Herausforderung komplizierter.
Die „Elektrifizierung von allem“ ist zu einer Schlüssellösung für die Bekämpfung des Klimawandels geworden, aber für die Zementindustrie ist die Herausforderung komplizierter, schreibt Makoto Susaki.
Makoto Susaki ist SVP und CTO bei Mitsubishi Heavy Industries Engineering und Leiter der CCUS Business Taskforce bei Mitsubishi Heavy Industries.
Die „Elektrifizierung von allem“ ist zu einer Schlüssellösung für die Bekämpfung des Klimawandels geworden, aber für die Zementindustrie – die in hohem Maße auf mit fossilen Brennstoffen erzeugte industrielle Wärme angewiesen ist – ist die Herausforderung komplizierter.
Makoto Susaki ist SVP und CTO bei Mitsubishi Heavy Industries Engineering und Leiter der CCUS Business Taskforce bei Mitsubishi Heavy Industries.
Erschwerend kommt hinzu, dass es nur wenige – wenn überhaupt – Alternativen zum Kalkstein gibt, den die Zementhersteller als Rohstoff verwenden und der ebenfalls CO2-Emissionen verursacht.
Die Zementproduktion ist für 8 Prozent der weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich. Während das Szenario „Netto-Null bis 2050“ der IEA einen jährlichen Rückgang der direkten CO2-Intensität der Zementproduktion um 3 Prozent bis 2030 vorsieht, ist diese zwischen 2015 und 2020 um 1,8 Prozent pro Jahr gestiegen.
Um die Emissionen der Industrie zu senken und gleichzeitig genügend Zement zu produzieren, um die wachsende weltweite Nachfrage zu befriedigen, ist daher der Einsatz kohlenstoffarmer Technologien wie die Abscheidung, Nutzung und Speicherung von Kohlendioxid (CCUS) erforderlich.
Testzeiten
CCUS kann die Emissionen aus der Zementherstellung nutzen, um die Industrie bei der Verwirklichung ihrer Dekarbonisierungsziele zu unterstützen. Die Technologie steckt zwar noch in den Kinderschuhen, aber es werden bereits Anstrengungen unternommen, um den Einsatz von CCUS-Systemen für die Zementherstellung auszuweiten.
Mitsubishi Heavy Industries Engineering, ein Unternehmen der Mitsubishi Heavy Industries (MHI)-Gruppe, hat mit der Tokuyama Corporation, einem der führenden japanischen Chemie- und Zementhersteller, die Durchführung eines Demonstrationstestprogramms in einem bestehenden Zementwerk vereinbart.
Eine kompakte CO2-Abscheidungsanlage wird im Tokuyama-Werk in Shunan (Präfektur Yamaguchi) installiert, und die Tests sollen ab Juli 2022 neun Monate lang laufen.
Die CO2-Abtrennungsanlage, die in etwa die Größe von zwei übereinander gestapelten 20-Fuß-Schiffscontainern hat, wird die CO2-Emissionen aus den Rauchgasen des Werks auffangen, so dass die Verunreinigungen im Gas analysiert werden können.
Obwohl sie nicht Teil dieses Demonstrationsprogramms sind, komprimieren CCUS-Systeme das abgeschiedene CO2, das dann entweder gespeichert oder in einer Reihe von industriellen Anwendungen verwendet wird. Zu Testzwecken wird das abgeschiedene CO2 nach der Analyse wieder in den Schornstein geleitet.
Wie geht es weiter?
Das in neun Monaten gesammelte Know-how und die Erfahrungen aus der Praxis werden in die Pläne für die Ausweitung dieser Technologie und den Einsatz von CCUS-Systemen in der gesamten globalen Zementindustrie einfließen.
Wie die IEA feststellt, kommt CCUS eine Schlüsselrolle zu, wenn es darum geht, die Welt bis zum Jahr 2050 auf Null zu bringen. Und nirgendwo ist diese Technologie so wichtig wie in der Zementindustrie.
Während einige schwer abbaubare Schwerindustrien auf sauberere Brennstoffquellen wie Wasserstoff umsteigen können, ist die Zementindustrie aufgrund ihrer Abhängigkeit von CO2-emittierendem Kalkstein als Rohstoff sozusagen in Stein gemeißelt, was CCUS zu einem unverzichtbaren Werkzeug macht.
Sobald CCUS-Systeme in großem Maßstab in Betrieb sind, wird der Großteil des abgeschiedenen CO2 aus der Zement- und anderen Industrien sicher und tief unter der Erde gelagert werden. Aber es entwickelt sich eine wachsende CO2-Wertschöpfungskette, die dieses Abfallprodukt von einer Belastung in einen Vorteil verwandelt.
Abgeschiedenes CO2 aus den Rauchgasen der Zementindustrie kann als Rohstoff in Beton eingespritzt werden. Es ist ermutigend, diese Beispiele für die Kreislaufwirtschaft in Aktion zu sehen.
In Japan wurde der angeblich erste kohlenstoffnegative Beton der Welt hergestellt. Er heißt CO2-SUICOM und ist in der Lage, während des Aushärtungsprozesses CO2 zu absorbieren. Verflüssigtes CO2 wird während des Aushärtens mit dem Beton vermischt, wodurch ein starkes Produkt entsteht, das eine große Menge Kohlendioxid speichert. Wir könnten uns eine Zukunft vorstellen, in der unsere Wände und Bausteine auch CO₂-Speicher sind.
Aufgefangenes CO2 kann auch in einer wachsenden Zahl anderer industrieller Anwendungen eingesetzt werden, von der chemischen Produktion bis hin zum Aufpeppen kohlensäurehaltiger Getränke.
Lösungen wie die digitale Plattform CO2NNEX – ein Joint Venture zwischen MHI und IBM – werden entwickelt, um die Mengen an aufgefangenem, gespeichertem, transportiertem, genutztem und gehandeltem CO2 zu analysieren, aufzuzeichnen und zu überprüfen und so die CO2-Emittenten mit den Abnehmern in verschiedenen Branchen zu verbinden.
Zukunftsorientiert
Die Umwandlung von abgeschiedenem CO₂ in eine handelbare Ware könnte dazu beitragen, das Haupthindernis für die Anwendung von CCUS-Systemen in der Zementindustrie – oder in jeder anderen Branche – zu überwinden, nämlich die Kosten. Während der globale Markt für nachhaltig hergestellten Beton sicherlich wachsen wird, sind viele Verbraucher möglicherweise nicht bereit, eine „grüne Prämie“ für mit CCUS hergestellten Beton zu zahlen.
Die Einstellung ändert sich jedoch mit zunehmendem Bewusstsein für den Klimawandel. Dies zeigt sich in den Bemühungen der Industrie, die Emissionen zu verringern: z. B. durch die Erhöhung der Effizienz von Brennöfen, die Umstellung von stark emittierenden Brennstoffen wie Kohle auf Erdgas oder Biomasse und die Reduzierung des Klinker-Zement-Verhältnisses (einschließlich einer stärkeren Konzentration auf Mischzemente).
In Verbindung mit kohlenstoffarmen Technologien wie CCUS können diese Anstrengungen der Zementindustrie helfen, den Betrieb zu dekarbonisieren und eine kohlenstoffneutrale Welt zu schaffen. Es stellt sich jedoch die Frage, ob dies schnell genug geschieht.
