Dekarbonisierung von Zement und Beton

Der Klimawandel und seine Folgen stellen die Menschheit vor gewaltige Herausforderungen: Innerhalb weniger Jahrzehnte gilt es, die Treibhausgasemissionen weltweit drastisch zu reduzieren.
CEMBUREAU, die Vereinigung der europäischen Zementhersteller, hat 2013 dem europäischen Parlament eine „low carbon roadmap 2050“ vorgestellt: Demnach können die CO₂-Emissionen bei der Zementherstellung durch konventionelle Maßnahmen bis 2050 um bis zu 32 % gegenüber 1990 gesenkt werden. Mithilfe sogenannter Breakthrough-Technologien wäre eine CO₂-Minderung um bis zu 80 % möglich. Kern der Roadmap sind fünf Ansätze, die parallel verfolgt werden:

1. Ressourceneffizienz durch Einsatz alternativer Brennstoffe
2. Energieeffizienz durch Ersatz älterer Produktionsstätten durch moderne Werke und durch kontinuierliche Modernisierung der Anlagen.
3. CO₂-Abscheidung im Zementwerk und industrielle Verwertung bzw. Speicherung
4. Produkteffizienz durch Zemente hoher Leistungsfähigkeit, die eine geringere Zementmenge pro Kubikmeter Beton erlauben, und Hochleistungsbetone, die schlankere Bauteile mit weniger Masse ermöglichen.
5. Effizienz der Gebäude aus Beton durch optimale Nutzung der guten bauphysikalischen Eigenschaften des Baustoffs und dessen Dauerhaftigkeit, Betonrecycling und „CO₂-Verbrauch“ durch Carbonatisierung.

Die Zementindustrie in Deutschland und die gesamte Wertschöpfungskette von Zement und Beton stellen sich auf dem Weg zur Klimaneutralität großen Herausforderungen. Hintergrund ist, dass bei der Zementherstellung bzw. der Herstellung seines Vorprodukts Zementklinker große Mengen an Kohlendioxid (CO₂) freigesetzt werden. Rund zwei Drittel davon entfallen auf rohstoffbedingte Prozessemissionen aus der Entsäuerung des Kalksteins und rund ein Drittel auf energiebedingte CO₂-Emissionen aus dem Einsatz der Brennstoffe.
Seit 1990 haben die deutschen Zementhersteller die CO₂-Emissionen sowohl spezifisch als auch absolut in einer Größenordnung von 20 bis 25 % reduziert. Entscheidend für diese Minderungserfolge waren neben Verbesserungen der thermischen Effizienz vor allem:

• die Senkung der Klinkergehalte im Zement und
• der verstärkte Einsatz biomassehaltiger alternativer Brennstoffe, durch die fossile Energieträger mehrheitlich ersetzt wurden.

Bei der weiteren Minderung ihrer CO₂-Emissionen stößt die Zementindustrie jedoch zunehmend an Grenzen, denn insbesondere die prozessbedingten CO₂-Emissionen der Klinkerherstellung sind mit konventionellen Maßnahmen nicht zu mindern. Eine entscheidende Rolle bei der Dekarbonisierung von Zement und Beton werden daher neben teils neuen, CO₂-effizienten Rohstoffen für die Klinker-, Zement- und Betonherstellung vor allen Dingen die Abscheidung von CO₂ im Zementwerk und dessen Nutzung bzw. Speicherung („Carbon Capture and Utilisation/Storage“ – CCUS) spielen.
Wie mögliche Transformationspfade bis ins Jahr 2050 aussehen könnten, zeigt die VDZ-Studie „Dekarbonisierung von Zement und Beton – Minderungspfade und Handlungsstrategien“.

Literatur

• Verein Deutscher Zementwerke e.V. (Hrsg.): Dekarbonisierung von Zement und Beton – Minderungspfade und Handlungsstrategien. Düsseldorf, November 2020
• InformationsZentrum Beton GmbH (Hrsg.): Beton. Die beste Wahl - Ein Faktencheck. Erkrath 2019