Hermsdorf. Kalk ist ein Hauptbestandteil von Zement. Die Herstellung ist jedoch emissionsintensiv. Das Fraunhofer IKTS entwickelt in Hermsdorf einen Membranreaktor für eine klimaneutrale Kalkproduktion.
Die Baustoffindustrie verursacht etwa ein Viertel der globalen Treibhausemissionen, sie gehört damit zu den größten CO2-Verursachern. Besonders die Produktion von Zement oder Kalk ist nicht nur energie-, sondern vor allem emissionsintensiv: Abgase aus Zementwerken haben einen CO2-Gehalt von bis zu 33 Prozent, die aus Kalkwerken oft mehr als 40 Prozent. Um Kalk als Baustoff nutzen zu können, muss er zunächst gebrannt werden. Dabei entsteht ein Großteil der CO2-Emissionen. Für eine klimaneutrale Produktion genügt es daher nicht, lediglich das Brenngas zu substituieren oder einen elektrischen Ofen zu nutzen, da das CO2 aus dem Material selbst freigesetzt wird.
An einer umweltfreundlichen Lösung arbeiten Forschende des Fraunhofer–Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Hermsdorf: »Im Projekt Grüner Kalk entwickeln wir gemeinsam mit unseren Partnern eine Anlage für die klimaneutrale Herstellung von Kalk«, erklärt Chemiker und Projektleiter Dr. Benjamin Jäger. Die Idee ist, das im Kalkbrennprozess entstehende CO2 nicht mehr auszustoßen, sondern direkt zu nutzen: Mithilfe von grünem Wasserstoff stellen die Forschenden aus CO2 Methan her, das dank einer Pyrolyse wiederum in Wasserstoff und wertvollen, elementaren Kohlenstoff (Carbon Black) zerlegt wird.
Dafür kombiniert das Team einen eigens entwickelten Membranreaktor mit einem abgedichteten, elektrischen Ofen, in dem die Freisetzung von CO2 aus dem Kalk stattfindet und dieses aufgefangen wird. Der für die Methanisierung notwendige Wasserstoff gelangt über eine druckgesteuerte Dosierung gezielt in den Reaktor für die chemisch-katalytische Reaktion zu Methan. Der Produktstrom wird anschließend getrocknet und pyrolisiert – das Methan wird also in Wasserstoff und Kohlenstoff gespalten. Der elementare Kohlenstoff lässt sich später etwa in der chemischen Industrie oder als Düngemittel in der Landwirtschaft nutzen, der freigesetzte Wasserstoff fließt wieder in den Kreislauf der Anlage.
»Dank unserer Technologie reduzieren wir nicht nur drastisch die Emissionen im Kalkwerk, wir gewinnen gleichzeitig neue Rohstoffe«, fasst Benjamin Jäger zusammen. Bislang wird auf politischer Ebene ausschließlich die Entfernung von CO2 aus dem Kreislauf und seine langfristige Speicherung als Dekarbonisierung anerkannt. Jäger wünscht sich ein stärkeres Bewusstsein bei den politischen Entscheidungsträgern für das ökologische Potenzial von Technologien, die Kohlenstoff im Prozesskreislauf nutzen. Nur so könne sichergestellt werden, dass auch Branchen langfristig klimafreundlicher werden, in denen sich CO2-Emissionen systembedingt nicht vermeiden lassen.