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Pure OxyfuelWie CO2-Abscheidung die Zementindustrie dekarbonisiert
Die Zementindustrie zählt zu den größten industriellen CO2-Emittenten weltweit. Ein Großteil der Emissionen entsteht prozessbedingt bei der Klinkerherstellung und lässt sich nicht allein durch erneuerbare Energien vermeiden. Genau hier setzt Pure Oxyfuel von thyssenkrupp Calvion an: Die Technologie ermöglicht die hochkonzentrierte CO2-Abscheidung direkt im Produktionsprozess und unterstützt so die Dekarbonisierung der Zementindustrie.
Wie funktioniert Pure Oxyfuel?
„Bei der Produktion von Zement entstehen das schädliche Klimagas CO2 bei der Kalzinierung und bei der Verbrennung“, erklärt Jost Lemke. Bei der Herstellung von Zementklinker ist die Freisetzung von CO2 unvermeidbar, da das Gas nicht nur aus der Verbrennung der eingesetzten Brennstoffe resultiert, sondern vor allem aus dem für die Zementproduktion essenziellen Kalkstein, der bei der Kalzinierung CO2 freisetzt.
Die Innovation von Pure Oxyfuel liegt darin, das CO2 nicht einfach auszustoßen, sondern in konzentrierter Form abzutrennen, aufzukonzentrieren und so nutzbar zu machen.
Im herkömmlichen Klinkerbrennprozess wird Sauerstoff aus der Umgebungsluft genutzt. Der Sauerstoffgehalt der Luft liegt bei etwa 21 Prozent. Gleichzeitig gelangt mit der Luft vor allem Stickstoff in den Prozess, wodurch der CO2-Anteil im Abgas lediglich bei etwa 25 bis 30 Prozent liegt.
Mit dem Pure Oxyfuel Verfahren entwickelt thyssenkrupp Calvion eine Technologie zur CO₂-Abscheidung, die die Dekarbonisierung der Zementindustrie unterstützt.
„Durch die Zuführung von reinem Sauerstoff mit dem Pure Oxyfuel Verfahren entfällt der Luftstickstoff im Klinkerbrennprozess. Das Gasvolumen reduziert sich erheblich und ermöglicht eine hohe Konzentration desCO2 im Abgas, sodass das Kohlendioxid nahezu vollständig konzentriert abgeschieden werden kann“, erklärt Jost Lemke. „Eine aufwändige Gasrezirkulation, wie sie bei Oxyfuel-Verfahren der ersten Generation vorgesehen war, kann dabei entfallen. Das führt zu reduzierten Investitions- und Betriebskosten für das Pure Oxyfuel Verfahren“, ergänzt Lemke.
Anstatt das CO2 in die Atmosphäre abzugeben, wird es separiert und kann entweder dauerhaft gespeichert oder als Rohstoff weiterverwendet werden. So kann das abgeschiedene CO2 beispielsweise in Kombination mit erneuerbar erzeugtem Wasserstoff zur Herstellung von Methanol oder synthetischen Kraftstoffen genutzt werden. Ein weiterer Vorteil: Das Verfahren eignet sich sowohl für den Neubau von Zementwerken als auch für die Modernisierung bestehender Anlagen. Damit unterstützt Pure Oxyfuel Zementhersteller dabei, ihre CO2-Emissionen deutlich zu reduzieren und ihre Anlagen zukunftsfähig auszurichten.
Von der Entwicklung zur industriellen Anwendung
Um das Potenzial von Pure Oxyfuel weiter auszubauen, forschen die Ingenieur:innen von thyssenkrupp Calvion kontinuierlich an der Technologie.
„Seit der ersten Idee haben wir viele neue Ansätze entwickelt, um das Pure Oxyfuel Verfahren effizienter zu gestalten und noch leichter in das Gesamtsystem der Zementproduktion zu integrieren.“
Ein wichtiger Meilenstein ist das Forschungsprojekt CI4C (Cement Innovation for Climate). Gemeinsam mit den Zementherstellern Buzzi Unicem/Dyckerhoff, Heidelberg Materials, SCHWENK Zement und Vicat wurde am Standort Mergelstetten eine Demonstrationsanlage erfolgreich errichtet und in Betrieb genommen. Dort wird die Technologie unter realen Bedingungen erprobt und kontinuierlich weiterentwickelt. Die Anlage ermöglicht es, wichtige Erkenntnisse für den großtechnischen Einsatz von Pure Oxyfuel zu gewinnen und die CO2-Abscheidung in der Zementindustrie weiter voranzutreiben.
Ein wichtiger Baustein auf dem Weg zu Netto-Null
Die Dekarbonisierung der Zementindustrie gelingt nur durch das Zusammenspiel verschiedener Technologien. Pure Oxyfuel ist dabei ein wichtiger Baustein, da die Technologie die hochkonzentrierte CO2-Abscheidung direkt im Produktionsprozess ermöglicht und damit die Grundlage für Carbon Capture sowie die Nutzung oder Speicherung von CO2 schafft. Gemeinsam mit Industriepartnern entwickelt thyssenkrupp Calvion Pure Oxyfuel kontinuierlich weiter und trägt so dazu bei, die Transformation der Zementindustrie hin zu einer klimafreundlicheren Produktion voranzutreiben.