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Mehr Nachhaltigkeit in der Zementindustrie

Güllü Beydilli

#grey2green – Die leise Revolution der Zementproduktion

Klimasünder Zement? Wie wir Zementanlagen fit für den Green Deal machen – mit der polysius® Produktfamilie von thyssenkrupp Industrial Solutions.

Die Zementindustrie ist einer der weltweit größten Emittenten von Treibhausgasen wie CO2. Zementhersteller stehen unter wachsendem Druck, nachhaltiger zu werden. Ein Umdenken ist gefragt – und zwar gepaart mit den notwendigen Technologien und Lösungen, die in bereits existente Zementanlagen integriert werden können.

Mit der polysius® Produktfamilie warten unsere Experten von thyssenkrupp Industrial Solutions mit Produktlösungen zur nachhaltigeren Klinkerherstellung bis hin zur effizienteren Nutzung von alternativen Treib- und Brennstoffen für Zementbrennanlagen auf.

CO2-ärmere Zementproduktion mit aktiviertem Ton

Klinker ist die wichtigste Komponente, um Zement zu einem hydraulischen Bindemittel zu machen. Seit Jahren sind Zementhersteller bestrebt, den sogenannten Klinkerfaktor – den Anteil des Klinkers im Zement – durch die Zugabe von Zusatzstoffen zu reduzieren. Denn je höher der Klinkeranteil desto mehr CO2 wird während der Zementherstellung freigesetzt.

Die von thyssenkrupp entwickelte Technologie polysius® activated clay ermöglicht es, die bei der Zementproduktion anfallenden CO2-Emissionen, um bis zu 40 Prozent zu senken. Hierfür wird ein Teil des Zementklinkers durch kalzinierten, also thermisch aktivierten, Ton ersetzt. Im Herbst 2021 ist die Fertigstellung der ersten Großanlage mit activated clay Technology geplant. Diese wird jährlich mehr als 120.000 Tonnen CO2 einsparen.

Anlagen bereit machen für alternative Brennstoffe

Fossile Brennstoffe – wie Öl, Gas oder Kohle – lassen sich gut verbrennen und werden deswegen häufig eingesetzt. Sie haben jedoch einen großen Nachteil: ihren nicht unerheblichen CO2-Fußabdruck. Mit den polysius® Brennstoffsubstitutionslösungen können Zementanlagen mit bis zu 100 % alternativen Brennstoffen, wie zum Beispiel aus Abfällen und Biomasse, betrieben werden.

Die Aufgabe des Sinterzonenbrenners bzw. Hauptbrenners ist es, ein definiertes Temperaturprofil im Ofen zu erzeugen, um einen optimalen Sinterprozess des Klinkers zu gewährleisten.

Von der abfallintensiven Vorbehandlung mit dem polflame® -Brenner bis hin zur Null-Vorbehandlung mit dem Stufenbrenner prepol® SC. Unsere Lösungen ermöglichen die Verbrennung von Brennstoffen direkt im Calcinator oder in einer separaten Brennkammer.

Der Klinkerzonenbrenner polflame® ermöglicht es, dieses Potenzial alternativer Brennstoffe bestmöglich auszuschöpfen. Früher waren Klinkerzonenbrenner nur auf fossile Brennstoffe ausgelegt. Alternative Brennstoffe, konnten, wenn überhaupt, nur unter großen Verlusten eingesetzt werden. Dank polflame® stehen alternative Brennstoffe heute in ihrer Effizienz den fossilen Brennstoffen in nichts mehr nach.

So bietet die zweite Generation des polflame® eine ideale Lösung für den Umgang mit schwierigen Brennstoffen und gleichzeitig eine wartungsfreie Düseneinstellung, einfache Bedienbarkeit, verbesserte Effizienz und eine Reduzierung des CO2-Fußabdrucks des gesamten Zementwerks.

Blick in den Stufenbrenner prepol® SC.

Waste-Management mit prepol® SC

Minderwertige Alternativbrennstoffe, die bisher deponiert oder zur Müllverbrennungsanlage gebracht werden mussten, lassen sich mit dem Stufenbrenner prepol® SC mit einer wesentlich höheren Effizienz verwenden. Der Abfall kann bei hohen Temperaturen mehr als 1.000 Sekunden brennen. Im Vergleich zu herkömmlichen Calcinator-Technologien mit maximal sieben Sekunden Verweilzeit eröffnet der prepol® SC damit eine neue Dimension für die thermische Verwertung einer Vielzahl Alternativer Brennstoffe.

Neben der Schonung natürlicher Ressourcen und der Emissionsminderung lassen sich so auch die Betriebskosten signifikant senken. Möglich wird dies durch den Einsatz unterschiedlichster Abfallsorten, geringe Anforderungen an deren Qualität und geringen Aufwand für die Aufbereitung. Ein weiterer Faktor: Die in der Brennkammer entstehende Wärmeenergie kann zu 80 Prozent direkt im Prozess genutzt werden. Und auch die zurückbleibende Asche wird zum Werkstoff recycelt.

CO2-Schleuder Klinkerherstellung?

Ein weiterer Faktor für den hohen CO2-Ausstoß in der Zementproduktion ist der Kalkstein in der Klinkerherstellung, der allerdings unverzichtbar für die Zementindustrie ist: Bei der Zementherstellung werden große Mengen an Kohlendioxid (CO2) freigesetzt. Nur ein Drittel dieser CO2-Emissionen resultiert aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Kohle oder Petrolkoks, während der größte Teil durch die Zersetzung von Kalkstein freigesetzt wird. Kalkstein – der wichtigste Rohstoff für die Zementherstellung – besteht je nach Qualität aus 35 bis 44% CO2 – nicht besonders vorteilhaft für den CO2-Fußabdruck der Zementindustrie.

Animation einer polysius® pure oxyfuel Anlage.

Nachhaltigere Klinkerproduktion mit polysius® pure oxyfuel

Die Oxyfuel-Technologie ersetzt die Umgebungsluft im Klinkerproduktions­prozess durch den Eintrag von reinem Sauerstoff in die Frontzone des Kühlers. Da der Stickstoffgehalt der Luft nicht mehr anfällt, lässt sich die CO2-Konzentration im Ofenabgas auf bis zu 100% steigern. CO2 wird dadurch besser isoliert und besser geeignet für eine spätere Nutzung und Speicherung. Mit anderen Worten: Das COkann effizienter aufgefangen werden und entweicht nicht unkontrolliert in die Atmosphäre.

Im Gegensatz zum oxyfuel-Verfahren der ersten Generation bietet polysius® pure oxyfuel Optimierungen, die die Integration in existente Zementanlagen für unsere Kunden einfacher, intuitiver und attraktiver machen. Mehr über polysius® pure oxyfuel hier.

Schritt für Schritt zu mehr Nachhaltigkeit

Eine One-size-fits-all-Lösung für eine grüne Zementproduktion gibt es nicht. Stattdessen muss an vielen Stellschrauben entlang der gesamten Produktionskette gedreht werden. In jedem Produktionsschritt und jeder Maschine steckt Optimierungspotenzial. Mit der polysius®-Produktfamilie bieten wir Zementherstellern sofort integrierbare Lösungen, um ihre Anlagen schon heute umweltfreundlicher zu gestalten. Schließlich ist Nachhaltigkeit für Zementproduzenten kein reiner Selbstzweck, sondern notwendig, um wettbewerbsfähig zu bleiben – insbesondere im Hinblick auf Regulationen wie den EU Green Deal.