Zement ist nach Wasser der am zweithäufigsten verbrauchte Stoff weltweit und spielt durch seine Verwendung in Beton für Gebäude, Straßen und andere Bauwerke eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Infrastruktur. Sein Produktionsprozess trägt jedoch erheblich zu den Treibhausgasemissionen bei und ist für etwa 81 TP3T der weltweiten CO₂-Emissionen verantwortlich – mehr als die Emissionen des gesamten globalen Luftfahrtsektors (IEA, 2023).
Emissionsquellen für die Zementindustrie
- Chemische Zersetzung: Die Hauptquelle der CO₂-Emissionen bei der Zementherstellung ist die Kalzinierung von Kalkstein (CaCO₃) zu Calciumoxid (CaO) bei hohen Temperaturen (~1450 °C), wie durch die folgende Reaktion dargestellt: CaCO₃ (s) → CaO (s) + CO₂ (g). Dieser Prozess setzt ungefähr die Hälfte der gesamten CO₂-Emissionen frei, die mit der Zementherstellung verbunden sind.
- Verbrennung fossiler Brennstoffe: Die restlichen CO₂-Emissionen entstehen durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe, vor allem Kohle und Gas, die zum Heizen der Öfen während des Kalzinierungsprozesses verwendet werden.
Der globale Einfluss der Zementindustrie
Die gesamten CO₂-Emissionen der Zementindustrie, die sowohl die Kalzinierungsreaktion als auch die Verbrennung fossiler Brennstoffe umfassen, werden auf rund 2,8 Milliarden Tonnen pro Jahr geschätzt. Dies entspricht etwa 8% der weltweiten CO₂-Produktion (IEA, 2023). Der erhebliche Beitrag der Industrie zum Klimawandel wird deutlich: Würde man ihre Emissionen einem einzigen Unternehmen zuschreiben, wäre sie nach China und den Vereinigten Staaten der drittgrößte Emittent weltweit. China ist der weltgrößte Zementproduzent und macht über die Hälfte der weltweiten Produktion aus (USGS, 2023). Weitere wichtige Produzenten sind Indien, die Vereinigten Staaten, Vietnam und Brasilien. Obwohl genaue Produktionszahlen nicht ohne Weiteres verfügbar sind, haben sowohl Österreich als auch Deutschland Zementindustrien aufgebaut. Heidelberg Materials (ehemals HeidelbergCement AG), ein multinationales Unternehmen mit Hauptsitz in Deutschland, ist ein wichtiger Akteur auf dem europäischen Markt.
Daten deuten darauf hin, dass der chinesische Zementherstellungsprozess im Vergleich zu einigen europäischen Herstellern einen höheren CO₂-Fußabdruck aufweist. Dies könnte auf Faktoren wie die stärkere Abhängigkeit Chinas von kohlebefeuerten Öfen zurückzuführen sein.
Der Weg zur Nachhaltigkeit
Neue Technologien bieten vielversprechende Lösungen, um die Umweltauswirkungen der Zementproduktion zu mildern. Ein Beispiel dafür ist die Entwicklung von kohlenstoffnegativem Zement durch Brimstone, ein in Kalifornien ansässiges Unternehmen (CBS). Diese Innovation nutzt leicht verfügbares Kalziumsilikatgestein, das etwa 200-mal häufiger vorkommt als herkömmlicher Kalkstein. Im Gegensatz zu Kalkstein enthält Kalziumsilikatgestein kein CO₂, was möglicherweise zu einem negativen CO₂-Fußabdruck des daraus resultierenden Zementprodukts über den gesamten Lebenszyklus hinweg führt.
Grüner Zement: Eine nachhaltige Alternative?
Unter „grünem Zement“ versteht man Formulierungen und Produktionsprozesse, die darauf ausgelegt sind, die Umweltauswirkungen der Zementproduktion zu reduzieren. Zu den Strategien gehören:
- Reduzierung des Klinkeranteils: Klinker, ein Zwischenprodukt, das Kalziumsilikate enthält, ist eine große Quelle von CO₂-Emissionen. Bei umweltfreundlichem Zement wird der Klinkergehalt durch die Einarbeitung zusätzlicher zementartiger Materialien (SCMs) wie Flugasche oder Schlacke gesenkt.
- Alternative Kraftstoffe: Die Verwendung von Biomasse oder aus Abfällen gewonnenen Brennstoffen im Ofen kann die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und die damit verbundenen CO₂-Emissionen verringern.
- Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS): Neue Technologien zielen darauf ab, CO₂-Emissionen aus dem Produktionsprozess aufzufangen und unterirdisch zu speichern, um so möglicherweise die Umweltauswirkungen zu mildern.
Ich freue mich auf
Die Zementindustrie steht vor der entscheidenden Herausforderung, ihre wichtige Rolle bei der Infrastrukturentwicklung mit dem dringenden Bedürfnis nach ökologischer Nachhaltigkeit in Einklang zu bringen. Die kontinuierliche Erforschung und Umsetzung innovativer Lösungen wie CO2-negativer Zement ist für die Zukunft der Branche vielversprechend und ebnet den Weg für eine nachhaltigere und umweltverträglichere Zukunft.
Floodlight: Emissionslösungen für die Zementindustrie
Floodlight verwendet Satellitendaten, um die Emissionen von Anlagen zu überwachen. Unsere Daten können verwendet werden, um Scope 1 und 2 für jede Anlage weltweit zu analysieren. Da Zementwerke immer umweltfreundlicher werden, kann Floodlight helfen, indem es verfolgt, wie die Emissionen in den kommenden Jahren sinken. Die Daten können auch als externe Quelle verwendet werden, um interne Emissionsberichte zu validieren. Der wissenschaftliche Ansatz von Floodlight ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber der traditionellen Verbrauchsberechnung, die viele Unternehmen immer noch verwenden. Er ermöglicht viel schnellere Durchlaufzeiten und schließt potenzielles Greenwashing aus.
Quellen:
1. IEA, „Cement“, abgerufen im Mai 2024.
2. CBS, „Die Zementindustrie verursacht etwa 81 TP3T CO2-Emissionen. Ein Startup will das ändern“, 16. Januar 2023.
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