Gibt es von Celitement schon eine Ökobilanz, eine Umweltproduktdeklaration (EPD) oder ein sog. Life Cyle Assessment (LCA)?

Wenn damit ein zertifiziertes und von unabhängigen Dritten erstelltes, offizielles Dokument gemeint ist, leider nein. Da es noch keine industrielle Anlage mit einem definierten Standort gibt, fehlen für die Erstellung eines zertifizierten EPD oder einer LCA viele wichtige Daten und Basisinformationen. Die spezifischen Werte aus der kleinen Pilotanlage sind nur für erste Abschätzungen geeignet. Es gibt aber zahlreiche Publikationen und Berichte zum Vergleich unterschiedlicher Konzepte alternativer Bindemittel, u.a. auch für Celitement. Das sind dann zwar keine vollwertigen EPD´s, die Veröffentlichungen ermöglichen aber durchaus qualifizierte ökologische Abschätzungen für Produkte oder Anwendungen die mit Celitement produziert werden

Was ist das klimaschädliche Problem bei herkömmlichen Zementen und warum ist Celitement besser für Klima und Umwelt?

Der meiste Zement wird zur Herstellung von Beton benötigt. Und Beton ist, nach Wasser, der am meisten von Menschen benutzte „künstliche“ Stoff. Beton und Zement lassen sich weltweit, mit in großen Mengen verfügbaren und relativ preiswerten Rohstoffen, herstellen. Beide Baustoffe sind vergleichsweise einfach in ihrer Handhabung und zeichnen sich durch unglaublich vielfältige Einsatzmöglichkeiten aus. Ihre herausragenden technische Eigenschaften, bei vergleichsweise moderaten Kosten, begründen den immensen Erfolg. Aufgrund der weltweit riesigen Nachfrage, insbesondere in den Wachstumsregionen Asien und Afrika, sowie einem durchaus signifikanten „CO2-Fußabdruck“, trägt Zement global betrachtet dadurch aber erheblich zum Problem der Treibhausgase bei. Das Problem von herkömmlichem Zement ist also einfach die enorme Masse die davon benötigt und somit auch hergestellt wird. Zement wird heute in der fast unvorstellbar großen Menge von über 4 Milliarden Tonnen pro Jahr (!) produziert. Aufgeschüttet entspricht das einem Würfel von etwa 1,7 km Kantenlänge.
Und die Masse des damit hergestellten Betons ist noch größer.
Ein Kubikmeter Beton wiegt etwa 2,4 Tonnen und enthält im Durchschnitt etwa 300 kg Zement. Die ca. siebenfache Masse des reinen Bindemittels wird also nochmals an Kies, Sand und Wasser benötigt.
Global gesehen ist es also die schiere Masse an jährlich verarbeitetem Zement und Beton, die mittlerweile problematisch geworden ist. Und dabei steigt der Bedarf an unseren Baustoffen durch Bevölkerungswachstum, Verstädterung und den Wunsch sich entwickelnder Volkswirtschaften nach moderner Infrastruktur in Form von Straßen, Brücken, Tunneln, Abwassersystemen, Wasserspeichern und auch Wohnraum, immer weiter.

Um Zement herstellen zu können, wird als wichtigster Bestandteil der sogenannte Zementklinker benötigt. Dieser wird in einem Hochtemperaturprozess bei ca. 2.000°C Gastemperatur und ca. 1.450°C Materialtemperatur in sogenannten Drehrohröfen aus, im einfachsten Fall, Kalkstein, Ton, Sand und Eisenerz hergestellt. Dieser Prozess setzt große Mengen CO2 frei, je nach Anlage und Rohstoffbasis brutto zwischen 750-850 kg je Tonne Zementklinker. Etwa 2/3 dieses, direkt im Zementwerk freigesetzten CO2, stammt aus dem benötigten Kalkstein (CaCO3 à CaO + CO2). Es handelt sich also um eine rohstoffbedingte Emission und ist damit kaum zu vermeiden. Etwa 1/3 des bei der Klinkerproduktion emittierten CO2 stammt aus den, zur Erzeugung der hohen Prozesstemperaturen benötigten, Brennstoffen. Dazu müssen noch indirekte CO2 – Emissionen, z.B. aus dem hohen Stromverbrauch eines Zementwerkes sowie die, bei der Logistik von Massenbaustoffen über den Transport freigesetzten CO2 Mengen, hinzugerechnet werden. Die meisten Zemente bestehen heute aber nicht nur aus Zementklinker. Man kann man durch Zusatz von inerten oder reaktiven Zumahlstoffen (Kalksteinmehl, Hüttensand aus der Stahlproduktion, Flugaschen aus der Steinkohlenkraftwerken, natürliche Puzzolane, Hartgesteinsmehle, etc.) den Klinkeranteil im Endprodukt Zement verringern. Damit lässt sich die spezifische CO2 Emisson pro Tonne Zement (nicht von Klinker, dass wir leider oft verwechselt!) auf Durchschnittswerte zwischen 600-700 kg CO2/t Zement verringern. Die tatsächliche Höhe ist aber sehr länderspezifisch. Aber auch 0,6t CO2 pro Tonne Zement (der ungefähre Durchschnitt in Deutschland) sind, bei einer weltweiten Produktion von 4.000.000.0000 t Zement pro Jahr, gewaltig! Celitement erhebt nicht den Anspruch diese riesigen Mengen an klassischem Zement schnell ersetzten zu können. Aber wir wollen zumindest einen innovativen und völlig neuen Weg aufzeigen, wie zumindest die rohstoffbedingten CO2 Emissionen bei der Zementherstellung verringert werden können. Das Grundprinzip erläutern wir in unserem LEGO-Videoclip auf Youtube oder auf unserer Homepage.

Wenn Celitement doch im Prinzip gut funktioniert und umweltfreundlich ist, warum rüstet die Zementindustrie nicht schnell auf dieses neue Verfahren um?

Weil es keine einfache „Umrüstung“, sondern eine Errichtung neuer Anlagen erfordert und der Skalierungsschritt selbst von der Pilotanlage (150 t pro Jahr) auf eine erste industrielle Referenzanlage (50.000 t pro Jahr) gewaltig ist. Der nächste Sprung zu Anlagengrößen wie sie in der Zementindustrie üblich sind, von ca. 1 Mio. Tonnen pro Jahr für Zementwerke in Deutschland bis hin zu den weltweit größten Anlagen mit bis zu 5 Mio. Tonnen pro Jahr, ist dann nochmals größer. Die technischen und wirtschaftlichen Risiken sind anfänglich für sehr große Anlagekapazitäten einfach zu hoch. Wir sind der Meinung, dass der Markt zunächst abwarten wird, wie sich die erste 50.000 Jahrestonnen Celitement Anlage behauptet. Wenn dort gezeigt werden kann das mit dem Verfahren problemlos und gleichmäßig ein qualitativ hochwertiges Bindemittel hergestellt werden kann, dürfte sich das Verfahren rasch verbreiten. Es ist aber zu bedenken, dass eine der zentralen Herausforderungen der anstehenden Transformationen der Grundstoffindustrien die langen Investitionszyklen der meisten Produktionsanlagen. Diese liegen bei Zementwerken im Bereich von 50 Jahren oder mehr.

Wenn eine Tonne Portlandzement durch eine Tonne Celitement ersetzt wird, wo ist dann der ökologische Nutzen der reklamierten Ressourceneffizienz?

Gute Frage, hier gibt es (mindestens) zwei Aspekte zu unterscheiden. Die Effizienz ergibt sich aus der Leistungsfähigkeit im Bauteil die mit unterschiedlichen Bindemitteln erzielt wird. Wenn man mit einer Tonne eines neuartigen Bindemittels mehr Beton gleicher Leistungsfähigkeit herstellen kann oder einen Beton der leistungsfähiger ist und man daher weniger davon benötigt, hat man Ressourcen gespart. Das gilt natürlich generell, nicht nur im Vergleich Celitement und Portlandzement. Unser Ansatz bei Celitement ist, „den reinen Kleber“ zur Verfügung zu stellen. Ein genereller Weg zur besseren Klimaverträglichkeit von Zementen ist, ihre maximale Leistungsfähigkeit abzurufen. Das kann durch sehr feine Aufmahlung und verschiedenen betontechnologische Maßnahmen erfolgen. Tatsache ist aber, dass in modernen Betonen mit ihren durch passende Fließmittel teilweise sehr stark abgesenkten w/z-Werten, relativ viel Zementklinker auch nach Jahrzehnten noch als rein mechanisches Stützkorn im µm-Maßstab völlig unhydratisiert in der Matrix eingebunden ist. Für die mechanischen Eigenschaften und die Dauerhaftigkeit ist das sehr gut. Allerdings stellt sich die Frage ob Zementklinker ökologisch gesehen dafür das richtige Material ist. Wenn man hier andere, möglichst CO2 neutrale Feinstoffe einsetzt und zusammen mit dem Zuschlag (Kies, Sand, Zumahlstoffe) richtig „verklebt“, hat man das System ökologisch effizienter gemacht. Das ist insbesondere mit Celitementen, die ja eine reine C-S-H-Phase ausbilden, möglich. Eine andere Frage ist die Art und Menge der Ressourcen die verbraucht werden. Celitement benötigt weniger Kalkstein, ist aber „sandreicher“. An der Summe verbrauchter mineralischen Rohstoffen ändert sich also nichts. Aber mehr Kalkstein nicht entsäuern zu müssen, was CO2 freisetzt und viele Energieressourcen benötigt, ist natürlich schon ein Vorteil.

Wieviel besser ist die CO2 Bilanz von Celitement verglichen mit Portlandzement?

Dies ist mit die häufigste Frage die wir erhalten. Sie hört sich zwar sehr einfach an, ist aber gar nicht so einfach zu beantworten wie es auf den ersten Blick vielleicht erscheint. Wir wollen uns mit dieser Feststellung nicht aus einer wichtigen Diskussion herauswinden. Aber die journalistisch zwar verständliche, teilweise aber sehr verkürzte (“bitte nur eine Zahl“) und plakative Darstellung („besser oder „viel besser“) sowie die häufig zugespitzte Polarisierung zwischen „Grauzement“ und „Ökozement“, wird dieser wichtigen Frage einfach nicht gerecht. Daher sei erlaubt etwas weiter auszuholen, bis dann eine Zahl genannt wird …..

Es fängt schon mit der Vergleichsbasis, dem Portlandzement, an. Welchen betrachtet man? Es gibt in der europäischen Zementnorm derzeit noch 27, zukünftig über 30, Zementarten. Diese unterscheiden sich insbesondere in der Menge des Portlandzementklinkers, der die größte CO2-Quelle bei der Zementproduktion darstellt. Von einem CEM III/C-Zement mit nur 5% Klinker bis zum CEM I Zement mit mindestens 95% Klinker, deckt die EN197 einen sehr weiten Zusammensetzungsbereich zwischen den Hauptsorten ab. Aber auch innerhalb einer Zementsorte darf der Klinkergehalt durchaus noch variieren.

Es gibt also nicht „den Portlandzement“. Meist bezeichnet dieser umgangssprachlich den CEM I Portlandzement mit mindestens 95% Klinker. Das wäre zumindest eine klar definierte Basis für einen Vergleich mit Celitement. Aber auch hier ist noch zu vereinbaren, wie denn genau gerechnet wird. Vergleicht man sich mit sich mit einem sogenannten generischen Zement, also z.B. dem Durchschnitt über alle CEM I Produkte eines ganzen Landes oder nur den Produkten eines ausgewählten Herstellers? Den CEM I Portlandzement gibt es zudem in drei Qualitäts- bzw. Festigkeitsklassen. Welche Festigkeitsklasse legt man zugrunde? Einen CEM I der Festigkeitsklasse 32,5, 42,5 oder 52,5? Einen mit hoher Frühfestigkeit (R oder einer der langsameren Klasse N)? Wird der Durchschnittszement zudem nach der tatsächlichen Verkaufsmenge gewichtet (also der Marktrelevanz) oder nicht? Für welches Land führt man den Vergleich durch? Deutschland, Europa, China oder gleich die ganze Welt? Das ist, insbesondere für die CO2-Anteile aus dem durchschnittlichen Strommix eines Landes, durchaus signifikant. Als sehr energieintensiver Prozess geht nämlich auch der Stromverbrauch stark in die CO2-Bilanz einer Bindemittelproduktion ein. So hat Frankreich, mit seinem hohen Anteil an Atomstrom, einen sehr viel niedrigeren spezifischen CO2-Anteil pro kWh Industriestrom als Deutschland. Wie werden die im Drehrohrofen eingesetzten Sekundärbrennstoffe und die darin enthaltenen biogenen Brennstoffanteile bei der Berechnung der CO2 Intensität berücksichtigt? Vergleicht man die sog. Bruttoemissionen (alle CO2-Emissionen) oder die Nettoemissionen (CO2 aus Sekundärbrennstoffen wird nicht berücksichtigt)? Das hört sich alles fürchterlich kompliziert an und ist es leider auch. Erschwerend (für Celitement) kommt für den Vergleich hinzu, dass der Herstellungsprozess von Portlandzementklinker in vielen Jahrzehnten energetisch und auch emissionstechnisch stark optimiert wurde. Die Anlagengrößen moderner Zementwerke (ca. 1,0 Mio. jato) ermöglichen hohe „economies of scale“, die für zunächst eher kleine industrielle Celitement Anlagen (anfänglich geplant für 0,05 Mio. jato) so schnell nicht erreichbar sind. Wir haben uns in frühen Vergleichen und Publikationen daher zunächst mit gemahlenen Portlandzementklinker aus Drehöfen ohne Sekundärbrennstoff verglichen.

Dem CO2-Anteil aus dem Stromverbrauch haben wir den, vom UBA (Umwelt Bundes Amt) veröffentlichten, nationalen Strommix zugrunde gelegt. Auch wenn keine belastbaren Zahlen aus Messungen an einer Celitement Industrieanlage vorliegen sind wir der Meinung, mit reinem Celitement mindestens 30% besser zu sein als ein mit Industriestrom gemahlener europäischer Durchschnittsklinker. Je weiter wird den Prozess optimieren und je nach Rezept der Ausgangsrohstoffe, können auch höhere Einsparungen bis ca. 50% möglich sein. Im Gegensatz zu Portlandzement, der in einem sog. „Bottom-Up“ Ansatz über mehr als 150 Jahre von einer niedrigen Leistungsfähigkeit zu immer höherer Effizienz entwickelt wurde, muss Celitement sich in einem „Top-Down“ Prozess zunächst mit den leistungsfähigsten und besten Portlandzementen vergleichen. Das gilt technologisch aber auch ökologisch. Um am Markt erfolgreich zu sein, haben wir zunächst produkttechnologische Aspekte in den Vordergrund gestellt.

Die weitere Verbesserung der CO2-Effizient werden wir, bis auf die prinzipiellen Vorteile die recht plakativ am Beispiel mit den Legosteinen (s. Homepage und Filmclip) erklärt sind, über die mit einer Industrieanlage gemachten Erfahrungen sicher stark verbessern. Am Ende zählt nämlich nicht wieviel CO2 ein einzelnes Bindemittel pro Tonne emittiert, sondern wie hoch die CO2-Last der damit erstellten Bauwerke oder Bauprodukte ist. Hier kommt die Effizienz und technologische Leistungsfähigkeit ins Spiel, bei der „grüne“ Zemente bzw. Spezialbindemittel wie Celitement noch einige Vorteile ausspielen können.

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