C²inCO₂ - Calcium Carbonatisierung zur industriellen Nutzung von CO₂

Nachhaltige Reduktion von CO₂-Emissionen

Aufgrund der immensen Volumina an verbautem Beton emittiert die Zementindustrie einen signifikanten Anteil des gesamten anthropogen entstehenden CO₂. Während sich bei der Zementherstellung die energiebedingten Emissionen durch den Einsatz z.B. alternativer Brennstoffe minimieren lassen, gilt das bei der Kalzinierung von Kalkstein erzeugte CO₂ als systemimmanent und unvermeidlich. Der ausgehärtete Zementstein bzw. dessen hydratisierte Klinkerphasen bieten ein großes Potential zur dauerhaften Einbindung von CO₂. Bereits während der Nutzungs- und Recyclingphase von Beton wird etwa 25-30 % des rohstoffbedingten CO₂ auf natürliche Weise gebunden. Das verbleibende Potential von rezykliertem Altbeton zu erschließen, das bei der Kalzinierung freigesetzte CO₂ wieder in Kalkstein einzubinden und diesen als Baustoff zu verwenden, ist zentrales Anliegen dieses Forschungsvorhabens. Wesentliche Bestandteile dieses Konzepts sind die Entwicklung eines Recyclingverfahrens zur optimierten Aufbereitung von Alt-Beton inklusive einer möglichst sortenreinen Zerkleinerung und Separierung der Einzelfraktionen Zuschlag, Sand, Zementstein sowie die Entwicklung eines Karbonatisierungsverfahrens zwecks „Veredelung“ und anschließend vollständiger Wiederverwendung erhaltener Feinst-Rezyklate in der Zement- und Betonproduktion.

Langfristige Bindung von CO₂ in marktfähigen Produkten

Im Rahmen der BMBF-Fördermaßnahme CO₂-WIN, adressiert das Verbundvorhaben C2inCO2 einen alternativen Ansatz der CO₂-Verwendung (Carbon Utilization), der auf der Mineralisierung von Feinstoffen aus dem Betonrecycling und deren Verwendung bei der großtechnischen Herstellung neuartiger Zemente und Betone basiert. Die wissenschaftlich-technischen Entwicklungsarbeiten umfassen hierbei die Bereitstellung und Aufbereitung der unterschiedlichen Einsatzstoffe, Konzipierung und Aufbau einer Pilotanlage zur selektiven Zerkleinerung und Karbonatisierung des Altbetons, Durchführung von Praxistests zur Herstellung neuartiger Zemente und Betonsteinprodukte sowie die detaillierte Analyse der erzeugten Produkte und der Prüfung dieser auf ihre Eignung für die industrielle Anwendung. Diese neuartigen Ansätze werden außerdem im Zuge einer ökologischen und ökonomischen Lebenszyklusanalyse mit belastbaren Indikatoren bewertet.

Entwicklung nachhaltiger CO₂-Wertschöpfungsketten

Eine fortschrittliche Recyclingtechnologie ermöglicht die saubere Trennung des Zementsteins von Sand und Kies womit dieser effizient für eine Karbonatisierung genutzt werden kann. Dieser recycelte Betonfeinanteil ist leicht karbonatisierbar, was z.B. eine direkte Nutzung der CO₂-haltigen Abgase aus dem Zementwerk ermöglicht. Der karbonatisierte Zementstein wird als Klinkerersatzstoff verwendet und ermöglicht eine weitere Reduzierung des Klinkergehaltes im Zement. Somit werden natürliche Ressourcen geschont und die CO₂-Emissionen reduziert. Im Erfolgsfall kann das entwickelte Konzept sowie die neuartigen Zemente und Betone nach Erweiterung entsprechender Normen in industriellem Maßstab eingesetzt werden. Die Entwicklung und Umsetzung des Konzepts erfolgt hierbei im Rahmen einer transdisziplinären Kooperation zwischen Vertretern der Zement- und Betonindustrie (HeidelbergCement AG), des großtechnischen Anlagenbaus (thyssenkrupp Industrial Solutions AG, Loesche GmbH), Anbietern von bauchemischen Produktsystemen (Sika AG) sowie durch Einbindung renommierter Institute aus der grundlagen- und anwendungsorientierten Forschung (F. A. Finger-Institut für Baustoffkunde der Bauhaus-Universität Weimar, Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Lehr- und Forschungsgebiet Aufbereitung mineralischer Rohstoffe der RWTH Aachen University).

Interview zu C²inCO₂

C²inCO₂-Projektblatt zum Download