Derzeit werden Techniken zur CO2-Abscheidung in der klassischen Zementherstellung erprobt (Carbon Capture). Ist diese Technik auch für Celitement sinnvoll einsetzbar?

Bei der eigentlichen Herstellung von Celitement aus Kalkhydrat und Sand sowie der Aktivierungsmahlung, wird kaum CO2 freigesetzt. Aber bei der Herstellung des Branntkalkes, der als Rohstoffquelle für Ca(OH)2 dient, wird natürlich rohstoff- und brennstoffbedingtes CO2 freigesetzt. Das hierbei entstehende CO2 kann über Carbon Capture Maßnahmen genauso gut abgeschieden werden, wie dies derzeit bereits für den Klinkerherstellungsprozess erprobt wird (vergl. Catch4Climate). Von daher sind auch Kombinationen von carbon capture Technologien mit dem Celitement-Prozess durchaus denkbar.

Kann Celitement auch aus Recyclingrohstoffen oder generell Sekundärstoffen hergestellt werden?

Ja, die Calciumkomponente und die Siliziumkomponente müssen unter den Bedingungen des Autoklaven aber löslich sein und miteinander reagieren. Es haben auch schon erste Laborversuche beim KIT zum Einsatz von Recycling- oder Sekundärrohstoffen im Autoklavenprozess stattgefunden. Wir konzentrieren uns derzeit aber voll auf die sichere Beherrschung der Prozesse und der Produktqualität bei Einsatz hochwertiger, sehr reiner Ausgangsstoffe. Die wirtschaftliche Optimierung durch den Einsatz von Sekundärmaterialien werden wir erst zu einem späteren Zeitpunkt weiterverfolgen.

Man liest mittlerweile das Sand für Beton ein wertvoller Rohstoff geworden ist. Warum behauptet die Celitement GmbH, dass der Wechsel von einem kalkreichen zu einem silikatreichen (sandreichen) Bindemittel wie Celitement ein Vorteil ist?

Der Sand, von dem im Rahmen der Rohstoffknappheit viel gesprochen wird, ist eine der Hauptkomponenten im Beton. Dafür müssen die Sandpartikel ganz besondere Kornformen und physikalische Eigenschaften aufweisen. Wüstensand kann z.B. nicht einfach zur Herstellung von Beton eingesetzt werden. Sand der in der klassischen Klinkerproduktion, aber auch im Autoklavenprozess von Celitement eingesetzt werden soll, unterliegt diesen Anforderungen aber nicht. Er wird im Verlauf des Herstellungsprozesses vollständig aufgelöst und in ganz neue Verbindungen umgesetzt. Von daher betrifft die Sandknappheit nicht die Herstellung von Celitement als Bindemittel, wohl aber die Herstellung von Betonen. Dabei ist es dann aber egal ob mit Portlandzement oder Celitement.

Warum benötigt die Herstellung von Celitement keinen Drehrohrofen?

Celitement ist ein bereits wasserhaltiges Bindemittel. Im Gegensatz zu den völlig wasserfreien Calziumsilikaten aus dem Herstellungsprozess von Portlandzementklinker, ist dieses strukturelle Wasser für die Eigenschaften von Celitement ganz entscheidend. Ein Drehofen würde dieses Wasser verdampfen lassen und die hCHS-Phase zerstören. Während also für die Herstellung von Celitement selbst kein Hochtemperaturprozess benötigt wird, muss der Hauptrohstoff Calciumoxid bzw. Ca(OH)2 aus Kalkstein bei etwa 900°C gewonnen werden. Das ist aber immer noch wesentlich niedriger als die 1.450°C Materialtemperatur in einem Zementdrehrohrofen.

Was ist der komplizierteste bzw. komplexeste Teilprozess bei der Herstellung von Celitement?

Das ist mit Abstand der zweite Herstellungsschritt, die sogenannte Aktivierungsmahlung. Im Gegensatz zu einer reinen Zerkleinerung, findet dabei sogar eine Vergröberung statt. Diese für eine Mahlung eigentlich paradoxe Phänomen ist damit zu erklären, dass die im Autoklaven hergestellten CSH-Phasen sehr fein sind bzw. extrem hohe Oberflächen aufweisen. Diese „verkleben“ im Zuge der Aktivierungsmahlung tendenziell, was die durchschnittliche Partikelgröße vergrößert. Die Mechanochemie oder auch Tribochemie genannt, ist ein sehr komplexer Prozess. Viele unterschiedliche Parameter müssen genau kontrolliert werden um das gewünschte Endprodukt zu erhalten. Wir sprechen daher manchmal auch nicht von einer Mühle sondern einem „Reaktor“. Schon die auf den ersten Blick „einfache“ Zerkleinerung von Portlandzementklinker im Rahmen der klassischen Zementmahlung ist, genau betrachtet, auch nicht so trivial wie es zunächst scheint. Auch hier sind verschiedenste Prozesse zu beachten. So wird der in der Zementmahlung als Erstarrungsverzögerer eingesetzte Gips (ein Dihydrat), bei den teilweise hohen Temperaturen in den Zementmühlen entwässert und in andere, in der Reaktivität abweichende, Gipsmodifikationen umgewandelt. Ein bisschen Aktivierungsmahlung gibt es also auch im klassischen Zementwerk. Die Aktivierungsmahlung von Celitement ist aber nochmals komplexer und stellt daher ein Schlüssel KnowHow unserer Technologie dar.

Werden bei der Reaktionsmahlung von Celitement Mahlhilfen eingesetzt?

Üblicherweise ist das nicht notwendig, wir haben aber natürlich auch Versuche mit unterschiedlichsten Mahlhilfen bereits durchgeführt. Diese wirken wie aus der Zementmahlung bekannt und stellen einen weiteren Parameter dar über den bei der Aktivierungsmahlung Eigenschaftänderungen im Produkt hervorgerufen werden können.

Wieviel Zwischenprodukt aus dem Autoklaven wird in der Reaktionsmahlung ins eigentliche Endprodukt umgewandelt?

Möglichst viel natürlich, denn der Umsetzungsgrad bestimmt ja ganz wesentlich die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Je mehr Autoklavenzwischenprodukt im Rahmen der Aktivierungsmahlung zu hCHS umgesetzt wird, umso leistungsfähiger ist die Celitement Variante. Der Umsetzungsgrad hängt sowohl vom Mahlaggregat und den gewählten Betriebsbedingungen, als auch dem ursprünglichen Ausgangsrezept ab. Es ist ein wenig wie bei den Festigkeitsklassen von Portlandzement. Ausgehend vom gleichen Klinker kann, abhängig von der erzielten Mahlfeinheit des Klinkers, ein CEM I 32,5 / 42,5 /52,5 hergestellt werden. Bei der Aktvierungsmahlung ist es aber nicht nur die Feinheit (besser Grobheit) sondern hauptsächlich der Umsetzungsgrad der die Leistungsfähigkeit bestimmt. Üblicherweise streben wir Umsetzungsgrade > 80% an.

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