Elektrolyse macht Zementherstellung "grün"

So lässt sich "grüner" Zement künftig mit weniger CO2 herstellen (Illustration: uslca.org)

Los Angeles (pte016/16.10.2024/11:35) - Zement könnte dank Forschern der University of California Los Angeles ( https://uslca.org/ ) künftig mit weit weniger CO2-Emissionen als üblich aus Kalziumhydroxid hergestellt werden. Doch dieses Mineral kommt in der Natur nur selten vor. Die Ingenieure haben diesen Engpass beseitigt, allerdings zulasten eines hohen Verbrauchs an Wasser und grünem Strom. Sie lösen Kalziumoxid, besser bekannt als Kalkstein, in Wasser auf, das mit der Chemikalie Ethylendiamintetraessigsäure (ETDA) versetzt ist, und setzen diese Brühe elektrischem Gleichstrom aus - ein Verfahren, mit dem üblicherweise per Elektrolyse Wasserstoff und Sauerstoff erzeugt wird.

Bisher hoher CO2-Fußabdruck

Die milchig aussehende Kalziumoxidlösung zerfällt, wenn Strom hindurchfließt, ebenfalls in Wasser- und Sauerstoff. Übrig bleibt Kalziumhydroxid, das für die Weiterverarbeitung zu Zement genutzt wird. Wasser- und Sauerstoff lassen sich im nachfolgenden Prozess der Zementherstellung zum umweltneutralen Beheizen des Drehrohofens einsetzen.

Die traditionelle Methode der Zementherstellung, bei der Kalkstein in einem mit fossilen Brennstoffen betriebenen Ofen erhitzt wird, um seine chemischen Bindungen aufzubrechen, hinterlässt einen enormen CO2-Fußabdruck. Pro Kilogramm Zement der auf diesem Weg hergestellt wird, entsteht fast die gleiche Menge an CO2. Daher ist die Zementherstellung mit rund acht Prozent am weltweiten CO2-Ausstoß beteiligt.

Die thermochemische Zersetzung von Kalkstein zur Herstellung von Kalziumhydroxid ist für etwa 60 Prozent des freigesetzten CO2 verantwortlich. Der Rest entsteht bei der fossilen Beheizung der Brennöfen, in denen die chemische Reaktion stattfindet, bei der Zement entsteht.

Nebenprodukte sind verwertbar

Die Forscher nennen ihre Methode "ZeroCAL", was für "Zero Carbon Lime" steht. Mit diesem Ansatz könnten sie 98 Prozent der CO2-Emissionen beseitigen, die mit dem thermochemischen Prozess der Kalkherstellung verbunden sind. Zu den Nebenprodukten von ZeroCAL gehören neben Wasser- und Sauerstoff die Chemierohstoffe Salzsäure und Hydrogencarbonat. ETDA wird weitgehend verbraucht, sodass diese schwer abbaubare Chemikalie in nur geringen Mengen in die Umwelt gelangt.

"ZeroCAL ist eine elegante Lösung zur Beseitigung der mit dem Prozess der Zementherstellung verbundenen CO2-Emissionen, denn die vorhandenen Öfen und der Rohstoff Kalkstein können weiter genutzt werden, statt separate Anlagen zur CO2-Abscheidung und -Speicherung bauen zu müssen", so Forscher Gaurav Sant. Jetzt gehe es darum, den Wasserverbrauch uns den Strombedarf zu reduzieren und die Umsetzung von ETDA zu verbessern, um die Umwelt noch besser zu schützen.

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