Neue Zementmethode ersetzt Kalkstein durch Basalt zur Reduktion von CO₂-Emissionen

Die Zementindustrie trägt derzeit etwa 4,4 Prozent der globalen Treibhausgasemissionen bei, hauptsächlich weil Kalkstein bei der Zementproduktion beim Erhitzen enorme Mengen an CO₂ freisetzt.

Das Team argumentiert, dass der Wechsel zu Silikatgesteinen einen Großteil dieser Kohlenstoffbelastung könnte. „Zement wird in der öffentlichen Wahrnehmung kaum als wesentlicher Treiber des Klimawandels wahrgenommen, doch die CO₂-Emissionen aus der Zementproduktion sind denen aller Pkw der Welt vergleichbar", sagte Jeff Prancevic, Geologe an der UC Santa Barbara.

Die Forscher berechneten, dass Zement aus Silikatgestein weniger als 60 Prozent der Energie benötigen könnte, die für die Verarbeitung, während die damit verbundenen Kohlendioxidemissionen um mehr als 80 Prozent reduziert würden. Austausch ützt sich auf Kalkstein, da dieser reich an Calcium ist und relativ leicht zu verarbeiten.

Doch Kalkstein hat einen wesentlichen Nachteil:

Doch Kalkstein hat einen wesentlichen Nachteil: Er ist mit Kohlenstoff gesättigt. „Kalkstein besteht zu Hälfte aus CO₂", sagte Prancevic, „das bei der Zementproduktion in die Atmosphäre freigesetzt wird." Die aktuelle Zementherstellung erfordert das Erhitzen über 1.500 °C, um Kalk zu erzeugen, einen Schlüsselbestandteil des Zements.

Während dieses Prozesses wird das im Gestein eingeschlossene Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt. Forscher schätzen, dass die konventionelle Zementproduktion etwa 500 Kilogramm CO₂ pro metrischer Tonne Zement emittiert, ohne die durch den energieintensiven Heizprozess selbst verursachten Emissionen zu berücksichtigen. Um dies zu vermeiden, untersuchte das Team kalkreiche Silikatgesteine wie Basalt und Gabbro.

Im Gegensatz zum Kalkstein enthalten diese Gesteine nur wenig eingebettetes Kohlenstoff, wodurch die Zementproduktion eine wesentliche Emissionsquelle vermeidet. Die Forscher prüften zudem, ob genügend dieser Gesteine vorhanden sind, um die weltweite Zementnachfrage zu decken.

Unter Verwendung geologischer Karten kamen sie

Unter Verwendung geologischer Karten kamen sie zu dem Schluss, dass Basaltressourcen in ausreichender Menge vorhanden sind, um die Produktion bei den derzeitigen Verbrauchsraten über Hunderttausende. „Nicht all dieser Basalt ist leicht zugänglich", sagte Prancevic, „doch die Zahlen deuten darauf hin, dass Calcium aus Basalt praktisch unerschöpflich ist." Metalle aus einem Gestein Neben der Verringerung der Emissionen meinen die Forscher, dass Silikatgesteine weitere industrielle Vorteile bieten könnten, da sie Metalle enthalten, die während der Aufbereitung zurückgewonnen werden können.

Nach Angaben des Teams enthält Basalt neben Calcium natürlich auch Eisen und Aluminium. Das Verhältnis Basalt entspricht nahezu der kombinierten Nachfrage der Gesellschaft nach Zement und Stahl, was potenziell die Gewinnung mehrerer industrieller Materialien aus derselben Rohstoffquelle ermöglicht.

Die Forscher stellten fest, dass selbst ohne Prozessoptimierung und unter Einsatz bestehender industrieller Technologien sowie des durchschnittlichen Netzstroms die Kohlendioxidemissionen im Vergleich zur herkömmlichen kalkbasierten Herstellung um mehr als 25 Prozent reduziert werden könnten.

Dennoch könnte der Übergang auf Widerstand stoßen, da die Zementindustrie stark um Kalk und über mehr als ein Jahrhundert entwickelte Portland-Zement-Standards optimiert ist. „Die Bauindustrie ist Verlegung und Wartung auf Portland-Zement ausgelegt", sagte Prancevic. Selbst subtile nderungen an den Standards werden mhsam geprft und werden nur langsam bernommen." Die Forscher betonen, dass ein Vorteil ihres Ansatzes darin besteht, dass er weiterhin Standard-Porzellan-Zement herstellt, sodass er in bestehende Lieferketten und Baupraktiken integriert werden kann, ohne dass vllig neue Materialien erforderlich sind. Dieser Artikel ist ein Appell an andere Forscher, neue Technologien zu erproben, um die Dekarbonisierung des Zements zu beschleunigen", sagte Prancevic, denn es besteht das Potenzial, ein Klimaproblem allein durch die Gewinnung Gestein zu lsen." Die Studie wurde in der Zeitschrift Communications Sustainability verffentlicht.