Das Forschungsprojekt „ECem“ entwickelt elektrische Heiztechnologien, um CO₂-Emissionen in der Zementindustrie drastisch zu senken und langfristig klimaneutralen Zement zu ermöglichen.
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Innovative Technologien für eine nachhaltige Zementindustrie
Die Zementproduktion zählt zu den größten Verursachern von CO₂-Emissionen weltweit und trägt zu etwa acht Prozent der menschengemachten Emissionen bei – mehr als der gesamte globale Luftverkehr. Um den CO₂-Ausstoß erheblich zu reduzieren, setzt die Branche auf technologische Neuerungen. Ein vielversprechender Ansatz ist das Forschungsprojekt „ECem“, das sich der Elektrifizierung des energieintensiven Herstellungsprozesses widmet.
Kalzinierung als Hauptquelle der Emissionen
Ein zentraler Bestandteil der Zementproduktion ist die Kalzinierung, bei der Kalkstein auf Temperaturen von bis zu 1.450 Grad Celsius erhitzt wird. Dadurch entsteht Klinker, der Hauptbestandteil von Zement. Dieser Prozess ist für den Großteil der Emissionen verantwortlich: Zwei Drittel entstehen direkt durch die chemische Reaktion des Kalksteins, ein Drittel durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe zur Wärmeerzeugung.
Das Forschungsprojekt „ECem“ setzt auf Elektrifizierung
Das von FLSmidth geleitete Projekt „ECem“ (Electric Calciner Technologies for Cement Plants of the Future) erforscht Möglichkeiten, die Kalzinierung mithilfe elektrischer Heiztechnologien klimafreundlicher zu gestalten. Gemeinsam mit Partnern wie dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), dem Dänischen Institut für Technologie und der Universität Aalborg werden zwei alternative Heizmethoden entwickelt: eine Infrarot-Strahlungsheizung sowie die Induktionsbeheizung.
Induktionsheizung als zukunftsweisende Technologie
Die Induktionsheizung könnte eine effiziente Möglichkeit sein, Kalkstein zu erhitzen. Eine Herausforderung besteht jedoch in der schlechten elektrischen Leitfähigkeit des Materials. Um dies zu überwinden, setzen die Forscher sogenannte Suszeptoren ein – kleine Metallkugeln, die Energie aufnehmen und in Wärme umwandeln. Diese müssen extremen Temperaturen und mechanischer Beanspruchung standhalten, um im industriellen Maßstab eingesetzt werden zu können.
Optimierung der Wärmeverteilung für industrielle Anwendungen
Ein weiteres Problem ist die gleichmäßige Wärmeverteilung innerhalb großer Zementöfen. Ohne gezielten Wärmetransport würden nur die äußeren Schichten des Materials erhitzt. HZDR-Ingenieur Dr. Sven Eckert erklärt, dass eine optimierte Gasströmung entscheidend sei, um eine homogene Temperaturverteilung zu gewährleisten. Hierfür nutzt das Team moderne Messtechniken wie die Magnetfeldtomografie, die am HZDR entwickelt wurde.
Von der Labortechnik zur industriellen Umsetzung
Das Projekt „ECem“ beginnt mit Versuchen im Labormaßstab. Die dabei gewonnenen Daten werden in digitale Simulationen integriert, um präzise Vorhersagen für industrielle Anwendungen zu ermöglichen. Sollten die Tests erfolgreich verlaufen, könnte bis 2028 eine Pilotanlage entstehen. Ob diese auf Induktions- oder Strahlungserwärmung basiert oder eine Kombination beider Verfahren nutzt, wird sich in den kommenden Jahren zeigen.
Durch die Weiterentwicklung dieser Technologien könnte das Projekt „ECem“ einen entscheidenden Beitrag zur Reduktion der Emissionen in der Zementindustrie leisten und damit einen wichtigen Schritt in Richtung klimaneutrale Baustoffe ermöglichen. |
