Zunächst eine Zahl: Rund drei Milliarden Tonnen Zement werden jedes Jahr auf der Welt verbaut, Tendenz steigend. Und jetzt eine Frage: Wissen Sie, wie dieses graue Pulver, das Brücken-, Straßen-, Tunnel- und Häuserkonstruktionen zusammenhält, hergestellt wird?

"Ausbuddeln, kleinmachen, heißmachen, kleinmachen", bringt Dr. Dietmar Schulz den komplexen Produktionsprozess auf eine Kurzformel. Der 50-Jährige ist Ingenieur bei ThyssenKrupp Polysius, einem der führenden Unternehmen für den Bau von Zementwerken. Bei einem Gespräch im Forschungslabor in Neubeckum im Münsterland erklärt Schulz, warum bei der Zementherstellung so viel Energie benötigt wird, wie viel Know-how in der Entwicklung der Groß-Anlagen von ThyssenKrupp Polysius steckt und wie das Unternehmen ein Verfahren entwickelt hat, die Brennöfen zu 100 Prozent mit Ersatzbrennstoffen zu betreiben.

Zement ist der Stoff, aus dem unsere moderne Welt gebaut ist. Wie ist das Rezept für den Baustoff?
Dr. Schulz: Grundzutaten sind Kalkstein, Ton, Sand und Eisenerz. Aber ein allgemeingültiges Rezept, nach welchem diese Bestandteile gemischt werden, gibt es nicht. Schließlich handelt es sich um natürliche Rohstoffe, die in ihrer Zusammensetzung je nach Standort variieren können. Kalkstein in China ist nicht genau gleich wie Kalkstein in Spanien. Die große Herausforderung ist es, den Herstellungsprozess auf die individuelle Rohstoffsituation vor Ort zuzuschneiden, denn Zement ist ein weltweit genormter Baustoff und unterliegt strengen Qualitätsregeln.

Das heißt also auch: Kein Zementwerk gleicht dem anderen. Doch was jedes am Ende produziert, ist weltweit weitestgehend identisch.
Ja, auf Zement ist Verlass. Schließlich muss garantiert sein, dass ein Staudamm oder eine Brücke auch wirklich halten. Um die hohe Qualität zu gewährleisten, braucht man viel Erfahrung. Wir sind seit über 150 Jahren im Geschäft und bieten heute unseren Kunden die ganze Kette aus einer Hand an. Das fängt mit der Erkundung des Steinbruchs an und endet mit der schlüsselfertigen Übergabe des Werks.

"Zement gilt als Indikator für voranschreitende wirtschaftliche Entwicklung in Schwellenländern."

Nachdem das Gestein abgebaut und die richtige Mischung gefunden wurde – wie geht die Herstellung dann weiter?
Der Gesteinsmix wird zerkleinert und zu sogenanntem Rohmehl gemahlen. Dieses wird im "Kalzinator" auf 800 bis 900 Grad erhitzt, damit das gebundene CO₂ entweicht. Anschließend werden die natürlichen Mineralien im "Drehrohrofen" bei 1.400 bis 1.500 Grad zerstört. Eine neue mineralogische Struktur entsteht. Dabei schmilzt das Material zum Teil und backt zu kleinen Klumpen zusammen. Diese "Klinker" werden gekühlt und mit Gips vermahlen: Fertig ist der Portlandzement.

Hat Zement Konjunktur?
Heute ist Zement der meistverkaufte Baustoff. Und er gilt als Indikator für voranschreitende wirtschaftliche Entwicklung in Schwellenländern. Allein China verbaut rund 50 Prozent des weltweit produzierten Zements,auch in Indien und Brasilien steigt die Nachfrage überproportional.

Mit Zement wird also Zukunft gebaut. Ein uneingeschränkt verfügbarer Baustoff?
Für die Herstellung wird allerdings sehr viel Energie benötigt, und diese Ressourcen sind begrenzt. Hinzu kommt der Umweltaspekt: Die CO₂-Emissionen der Zementwerke sind sehr hoch. Klassisch verwendet man als Brennstoff in den Öfen Kohle, Gas und Öl – die werden zunehmend knapp. ThyssenKrupp Polysius hat das früh erkannt und sich auf den Einsatz von Ersatzstoffen konzentriert. Um diesen Prozess noch weiter voranzutreiben, haben wir zudem das Joint Venture "Vecoplan FuelTrack" gegründet.

Welche Ersatzbrennstoffe kann man einsetzen?
In den Öfen können Altöle, Lösungsmittel und Kunststoffe verbrannt werden, aber auch biogene Stoffe wieKlärschlamm, Papier oder Holz. In Deutschland werden dank neuester Technik schon heute 60 Prozent der Primärbrennstoff e ersetzt, im europäischen Ausland 20 Prozent. ThyssenKrupp Polysius kann heute schon Anlagen bauen, die zu 100 Prozent mit Ersatzbrennstoffen betrieben werden. Ein mittleres Werk spart durch Recycling-Stoffe 165.000 Tonnen Kohle im Jahr.

Kann man die Öfen problemlos auf alternative Brennstoffe umrüsten?
Auch hier sind wir als Spezialisten gefragt. Mit unserem eben erwähnten Joint Venture treiben wir unsere AFRStrategie voran: "Alternative Fuels and Raw Materials". Schon jetzt haben wir für diese Technologie Aufträge in Millionenhöhe. Bisher konnten wir nur besonders aufbereitete, vergleichsweise teure Ersatzstoffe einsetzen. Wir haben nun im Rahmen von AFR Maschinen entwickelt, die den Müll thermisch so aufbereiten, dass auch 250 bis 300 Millimeter große Stücke verbrannt werden können. Durch diese Optimierung wird die Herstellung noch einmal günstiger.

Wie groß ist der Nutzen für die Umwelt?
Wenn Müll in herkömmlichen Verbrennungsanlagen entsorgt wird, bleiben Reststoffe zurück, die endgelagert werden müssen. Wird Müll aber in unseren Anlagen eingesetzt, werden die enthaltenen Schadstoffe im Zementklinker dauerhaft eingebunden – ein guter Nebeneffekt! Das andere große Thema ist der CO₂-Ausstoß. Ein Zementwerk benötigt deutlich weniger Emissionszertifikate, wenn der Anteil an biogenen Ersatzbrennstoffen hoch ist. Das ist gut für die Kostenstruktur der Unternehmen und zahlt sich auch für die Umwelt aus.

Wie sieht das Zementwerk der Zukunft aus?
Ein Fernziel ist es, eines Tages Kalkgestein durch einen anderen Stoff zu ersetzen, denn rund 60 Prozent der CO₂-Emissionen kommen aus dem Kalkstein. Wenn wir einen alternativen Rohstoff finden würden, wäre das phantastisch. Wir arbeiten daran.

Kohletagebau ist oft Schwerstarbeit mit Schwerstmaschinen: Riesige Bagger tragen die Flöz-Schichten systematisch ab, nachdem die obere Gesteinsschicht abgesprengt wurde. Weltweit werden immer neue, größere Lagerstätten erschlossen. Die Nachfrage nach dem Energieträger Kohle steigt rasant an – auch wegen des wachsenden Rohstoffbedarfs der Schwellenländer.

Umso wichtiger, dass die Abbautechnik effizienter wird und Ressourcen schont. Das Einsparpotenzial ist groß: Hunderte Schwerlastkraftwagen, beladen mit jeweils bis zu 350 Tonnen, sind täglich im Einsatz, um die Kohle zu den oft weit entfernten Brechanlagen zu transportieren, in denen sie für die Weiterverarbeitung zerkleinert wird. Für die Betreiber ist das eine logistische Mammutaufgabe. Zu den hohen Treibstoffkosten kommen zudem Kosten für Verschleißteile wie die Vier-Meter-Durchmesser-Reifen, die jährlich zu erneuern sind. Allein ein Satz davon kostet bis zu 300.000 Euro.

Um den Prozess effizienter zu gestalten, holen die Experten von ThyssenKrupp die Brechanlagen jetzt direkt auf das Abbaufeld: Vollmobile Anlagen mit fest installiertem Raupen-Fahrwerk werden dort von einem Bagger mit metergroßen Flözstücken befüllt. Der zerkleinerte Rohstoff wird dann über eine versetzbare Bandanlage weitertransportiert.

So sind statt Hunderter Lkw-Fahrer nur noch drei bis vier Fachleute zur Steuerung des elektrisch betriebenen Brecher-Band-Systems im Einsatz. Das senkt die Betriebskosten enorm und die CO₂-Emissionen um bis zu 150.000 Tonnen im Jahr. Zudem können die Betreiber, statt unterschiedlichste Lkw-Ersatzteile vorzuhalten, auf kostengünstige, standardisierte Ersatzteile für die Brech- und Bandanlage zurückgreifen.

Die erste dieser Brechanlagen ging 2007 im Kohletagebau YiminHe in der Inneren Mongolei in Betrieb und hat sich bereits unter extremen klimatischen Bedingungen bewiesen: Das System läuft mit einer Nominalleistung von 3.000 Tonnen pro Stunde selbst bei minus 40 Grad. Fünf weitere Anlagen für den chinesischen Markt und zwei Anlagen für ein Pilotprojekt in Brasilien befinden sich im Aufbau, 2011 ging aus China ein Auftrag für drei weitere Systeme ein. Sie erreichen eine Nominalleistung von bis zu 10.000 Tonnen pro Stunde.