CEMCAP - CO₂-Abscheidung in der Zementproduktion

 
Die europäische Zementindustrie hat sich verpflichtet, Klimaschutzmaßnahmen umzusetzen und so ihre Kohlendioxid-Emissionen zu reduzieren. Technologien zur Abscheidung von CO₂, sogenannte CO₂-Capture-Technologien, stellen einen wesentlichen Bestandteil aller CO₂-Reduktionsszenarien dar und sind für eine großflächige Demonstration in der Zementindustrie verfügbar.

Das primäre Ziel von CEMCAP war es, die technologischen Voraussetzungen für eine flächendeckende Umsetzung der CO₂-Abscheidung in der europäischen Zementindustrie zu schaffen. Zu diesem Zweck verfolgte CEMCAP folgende Teilziele:

• Weiterentwicklung der Technologie bis zur Stufe (TRL) 6 für die Oxyfuel-Capture-Technologie in Zementwerken und für drei grundsätzlich unterschiedliche Technologien zur Kohlendioxidabscheidung bei Verbrennungsprozessen (alle mit einer angestrebten Abscheiderate von 90 %).
• Identifizierung der CO₂-Capture-Technologien, die bei bestehenden Zementwerken kosten- und ressourceneffizient nachgerüstet werden können und die die Produktqualität und Umweltverträglichkeit sichern.
• Formulierung einer techno-ökonomischen Entscheidungsgrundlage für die CO₂-Abscheidung in der Zementindustrie, um die derzeitige Unsicherheit der Kosten der CO₂-Capture-Technologien um mindestens 50 % zu reduzieren.
  
   

 
CO₂-Emissionen aus der Zementindustrie haben weltweit einen Anteil von ca. 7 % an den globalen anthropogenen CO₂-Emissionen. Im Jahr 2013 entstanden rund 20 % der weltweiten CO₂-Emissionen der Zementproduktion in Europa (EU28). Um die Emissionsziele der europäischen und globalen Treibhausgasemissionen (GHG) zu erreichen und die Wettbewerbsfähigkeit der Industrie zu erhalten, ist für die Zementindustrie eine deutliche Reduzierung der Emissionen erforderlich. Beim Zementherstellungsprozess kommt es aufgrund der Kalzinierung des wichtigsten Rohstoffs Kalkstein (CaCO₃, umgewandelt in CaO und CO₂) zur Erzeugung von prozessbedingtem CO₂: Rund 60 % der CO₂-Emissionen aus der Zementherstellung sind auf diese Umwandlung zurückzuführen, lediglich 40 % stammen aus der Verbrennung von Brennstoffen, die die nötige thermische Energie für die Klinkerproduktion liefern. Derzeit gibt es keine Methoden zur Herstellung von Klinker und damit Zement ohne Freisetzung von CO₂ aus CaCO₃.

Eine Möglichkeit zur deutlichen Reduzierung der Treibhausgasemissionen in der Zementindustrie ist CO₂-Capture and Storage (CCS). Technologien, die für die CO₂-Abscheidung von Kraftwerken entwickelt wurden (und vielfach ein TRL 7-8 aufweisen), müssen für eine Nachrüstung in Zementwerken angepasst werden. Bei der Betrachtung des Zementsektors liegen die Abscheidungstechnologien typischerweise bei TRL 4-5 oder niedriger. Das CEMCAP-Projekt wurde entwickelt, um jene Technologien für die Zementindustrie auf eine höhere TRL-Stufe zu bringen und damit dem Praxiseinsatz näher zu kommen. Ausgehend von der Wissensbasis der Partner und der bestehenden Forschung und Entwicklung zu Abscheidungstechnologien im Energiesektor werden vier grundsätzlich unterschiedliche Capture-Technologien (derzeit bei TRL 4-5) entwickelt, um letztlich TRL 6 für Zementwerke zu erreichen.

Unter Berücksichtigung der experimentellen Ergebnisse und einer techno-ökonomischen Analyse wird CEMCAP eine Entscheidungsgrundlage für CO₂-Capture-Technologien in der Zementindustrie entwickeln. Dies soll die europäischen Zementhersteller in die Lage versetzen, werksspezifische CCS-Wirtschaftlichkeitsanalysen zu erstellen und sich an eine Welt mit begrenzten Kohlenstoffemissionen anzupassen. Aus europäischer Perspektive zielt CEMCAP darauf ab, das Portfolio an kosten- und ressourceneffizienten Optionen für CCS und damit die Möglichkeiten zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen zu erweitern.

 

Für einen erfolgreichen großflächigen Einsatz der CO₂-Abscheidung in der Zementindustrie müssen Technologien über den heutigen Stand der Technik hinaus weiterentwickelt werden. Um die vielversprechendsten nachrüstbaren CO₂-Capture-Technologien auf ein höheres TRL-Niveau zu bringen und somit noch praxistauglicher zu machen, setzt CEMCAP auf folgende Maßnahmen:

• Aufzeigen eines Entwicklungshorizonts, um technologische Lücken bei der CO₂-Abscheidung entlang den damit verbundenen Innovationsketten von Zement- und Zulieferer-Industrien zu schließen.
• Ermittlung und Verfolgung von mindestens fünf potenziellen Innovationen aus der CEMCAP-Forschung. CEMCAP erforscht insbesondere nachrüstbare CO₂-Abscheidungstechnologien, da Zementwerke typischerweise eine Lebensdauer von bis zu 30-50 Jahren haben. Die Ergebnisse von CEMCAP werden jedoch über diesen Horizont hinausgehen. So beabsichtigt CEMCAP, eine Grundlage für eine Zementproduktion mit wenig oder annähernd gar keiner CO₂-Emission zu schaffen.