Von: Kayla Carey und Andrew Primo | 27. Oktober 2022
Zement ist ein pulverförmiges Material, das mit Sand, Wasser und Kies zu Beton vermischt werden kann.
Die meisten Menschen kennen Zement, den Hauptbestandteil von Beton, aber nur wenige wissen wahrscheinlich, wie grundlegend dieser Baustoff für das moderne Leben ist. Gebäude, Straßen, Brücken, Kanäle, Gehwege, Eisenbahnen, Häfen, Stromleitungen, Wind- und Solarparks… nahezu die gesamte Infrastruktur benötigt Zement, und zwar in großen Mengen. Die Internationale Energieagentur schätzt, dass es sich um fast 4.3 Milliarden Tonnen handelt. Allein im Jahr 2021 wurden [Anzahl] Tonnen Zement produziert, genug Beton, um das Äquivalent von über 2,800 Hoover-Staudämmen zu bauen.
Und diese Zahl wird weiter steigen. Bis Mitte des Jahrhunderts wird die Weltbevölkerung voraussichtlich fast 10 Milliarden Menschen erreichen, von denen über zwei Drittel in Städten leben werden. laut UN-Abteilung für wirtschaftliche und soziale AngelegenheitenHinzu kommt der massive Ausbau der Infrastruktur für Elektrizität, erneuerbare Energien, effiziente Transportmittel und Kohlenstoffabscheidung, der für eine dekarbonisierte Gesellschaft erforderlich ist, und die Notwendigkeit einer deutlichen Steigerung der bereits rekordhohen Zementproduktion wird überdeutlich.
Warum sind Zementemissionen so schwer zu reduzieren?
Diese rasant steigende Nachfrage hat jedoch einen entscheidenden Haken: Zement, so wie er heute hergestellt wird, verursacht enorme Treibhausgasemissionen. Und die Dekarbonisierung ist nicht so einfach wie der Ersatz von Kohle durch erneuerbare Energien oder die Elektrifizierung von Fahrzeugen. Mindestens die Hälfte aller Emissionen, die bei der Herstellung von Portlandzement (dem globalen Standard) entstehen, werden während der Produktion durch die Klinkerherstellung freigesetzt, einem der wichtigsten Produktionsschritte.
Klinker wird in riesigen Öfen hergestellt, in denen Kalkstein und andere Mineralien auf Temperaturen von bis zu 2,700 Grad Celsius erhitzt werden. Als chemisches Nebenprodukt entsteht dabei eine enorme Menge Kohlendioxid (CO₂).2): in den Vereinigten Staaten, Über Uns eine Tonne CO2 Bei der Herstellung jeder Tonne Portlandzement werden Emissionen freigesetzt. Aufgrund der Schwierigkeit, die Prozess-Emissionen dieses kritischen Produktionsschritts zu vermeiden, gilt die Zementindustrie als schwer zu klimaneutralisierende Branche.
Die Klinkerherstellung erfordert hohe Temperaturen und setzt Kohlendioxid als Abfallprodukt frei. Bildquelle: Zementverband von Kanada
Angesichts der enormen Mengen an Zement, die jedes Jahr bei solch hohen Emissionsraten produziert werden, ist die Zementindustrie zu einer der CO2-intensivsten Branchen der Welt geworden. wodurch etwa 2.4 Milliarden Tonnen CO₂ freigesetzt werden.2Das sind mehr Emissionen als die gesamte Luft- und Seeschifffahrt zusammen, und diese Emissionen werden weiter steigen, wenn nicht rasch Maßnahmen zur Reduzierung der Kohlenstoffintensität der Zementherstellung ergriffen werden.
Wie können wir die schwer zu reduzierenden Emissionen der Zementherstellung verringern?
Angesichts der steigenden Nachfrage nach Infrastruktur und der Dringlichkeit der Dekarbonisierung stellt sich die Frage: Wie kann die Zementindustrie diesen Widerspruch ausgleichen? Wenig überraschend gibt es keine einfache Lösung.
Der Netto-Null-Fahrplan 2050 der Global Cement and Concrete Association (GCCA) nennt mehrere Maßnahmen, die die Zementindustrie ergreifen kann, um Treibhausgasemissionen drastisch zu reduzieren und die schwerwiegendsten Folgen des Klimawandels abzumildern. Zu diesen Strategien gehören:
- Verbesserung der betrieblichen Effizienz;
- Umstellung auf weniger kohlenstoffintensive Brennstoffquellen;
- Ersatz von herkömmlichem, aus Kalkstein gewonnenem Klinker durch alternative Materialien; und
- Einsatz von Technologien zur Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung (CCUS).
Jeder dieser Wege kann einen erheblichen Einfluss auf die Senkung der Kohlenstoffintensität von Zement haben; allerdings können nur wenige Technologien die problematischen Emissionen reduzieren, die bei der Klinkerherstellung freigesetzt werden – Klinkerersatz und CCUS.
Klinkerersatz: In bestimmten Anwendungsbereichen kann Klinker zumindest teilweise durch alternative Produkte, sogenannte Zusatzstoffe für Zement (SCMs), ersetzt werden. Typische SCMs sind Nebenprodukte industrieller Prozesse wie der Kohle- und Stahlproduktion. Der Wandel in diesen Branchen, beispielsweise die Stilllegung von Kohlekraftwerken und die Umstellung auf effizientere Stahlwerke, hat jedoch die Verfügbarkeit dieser gängigen SCMs eingeschränkt und eine Angebotslücke geschaffen. Einige Unternehmen haben Demonstrationsprojekte zur Herstellung weiterer Klinkerersatzstoffe gestartet, darunter Flugasche aus Deponien und natürlich vorkommende Substanzen – sogenannte „natürliche Puzzolane“ – wie Vulkanasche. Die Herstellung und Aufbereitung dieser Materialien für die Zementherstellung ist jedoch komplex und kostspielig, und die Produktionsmengen reichen noch nicht aus, um die zunehmende Versorgungslücke bei SCMs zu schließen.
Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung: CCUS – bei dem die CO2 Die bei der Klinkerproduktion freigesetzten Emissionen werden aufgefangen, gespeichert oder anderweitig genutzt – ein weiterer wichtiger Ansatz zur Reduzierung der Emissionen aus der Zementherstellung. Derzeit existieren nur sehr wenige CCUS-Projekte, insbesondere in Zementwerken. Weltweit befinden sich nahezu alle CCUS-Projekte noch in der Pilotphase, da die Technologie erhebliche Implementierungsherausforderungen mit sich bringt und extrem kostspielig ist.
Im Jahr 2021 wurden fast 4.3 Milliarden Tonnen Zement produziert. Das entspricht einer Betonmenge, mit der man über 2,800 Hoover-Staudämme bauen könnte.
Nutzung des freiwilligen Kohlenstoffmarktes
Damit schwer zu dekarbonisierende Sektoren ihre Netto-Null-Ziele fristgerecht erreichen, müssen sie zusammenarbeiten und bewährte sowie neue Technologien wie Klinkerersatz und CCUS kombinieren. Doch wie kann die Industrie die bestehenden wirtschaftlichen und technischen Herausforderungen bei der Skalierung dieser Technologien bewältigen? Der freiwillige Kohlenstoffmarkt könnte ein wichtiger Hebel sein, um neue SCMs auf den Markt zu bringen und CCUS wirtschaftlich rentabler zu machen.
Heute bieten sich der Zementindustrie immer mehr Möglichkeiten, freiwillige CO₂-Zertifikate zu generieren. Eines der renommiertesten Register für CO₂-Kompensation, die Climate Action Reserve , hat kürzlich die Entwicklung eines Protokolls für kohlenstoffarmen Zement angekündigt. Dieses Protokoll soll die Produktion innovativer Zusatzstoffe fördern, um die bestehende Angebotslücke zu schließen. Neben steuerlichen Anreizen eröffnen sich auch neue Möglichkeiten, CO₂-Zertifikate aus CCUS-Projekten zu generieren. Die Zementindustrie kann den freiwilligen CO₂-Markt nutzen, um dringend benötigte Finanzmittel in den Sektor zu lenken und den Weg zur Dekarbonisierung zu beschleunigen.
Über die Autoren
Kayla Carey ist Managerin für Programmentwicklung und spezialisiert auf die Dekarbonisierung schwer zu dekarbonisierender Sektoren. Mit ihrer Erfahrung im Nachhaltigkeitsmanagement und in der Energiepolitik unterstützt sie Energie- und Industrieunternehmen bei der Orientierung auf den Umweltmärkten und der Entwicklung neuer quantitativer Methoden. Sie besitzt einen Master-Abschluss in Umwelt- und Naturschutzpolitik sowie einen Bachelor of Arts in Ökologie und Evolutionsbiologie, beide von der University of Colorado Boulder.
Andrew Primo hat einen Master-Abschluss in Umwelt- und Naturschutzpolitik von der University of Colorado Boulder und einen Bachelor-Abschluss in Anglistik und Linguistik von der Metropolitan State University of Denver. Von Denver aus leitet er in seiner Freizeit Freiwilligenteams, die sich um die Instandhaltung von Wanderwegen und die Wiederherstellung von Lebensräumen in ganz Colorado kümmern. Außerdem liest er gern, gärtnert und erkundet mit seinem Hund die Berge.
