Implementierung von Carbon Capture Technologien im Zementbrennprozess - Sicherung der Produktqualität des unter Oxyfuel-Bedingungen hergestellten Net-Zero-Klinkers
Verbundpartner
| Organisation | Partnerart |
|---|---|
| thyssenkrupp Polysius GmbH | Verbundkoordinator |
| Universität Siegen | Partner |
Eckdaten
- Akronym
- OxyC2link
- Branche
- Zement
- Laufzeit
- 01.01.2026 - 31.12.2028
- Durchführungsort
- Ennigerloh, Nordrhein-Westfalen
- Fördervolumen
- 919.781 €
Worum es geht
OxyC2link untersucht, wie Zementklinker unter sogenannten Oxyfuel-Bedingungen stabil, emissionsarm und ohne Beeinträchtigung der Produktqualität hergestellt werden kann. Koordiniert wird das Verbundvorhaben von der thyssenkrupp Polysius GmbH.
Bei der Oxyfuel-Technologie wird im Brennprozess reiner Sauerstoff anstelle von Luft eingesetzt. Dadurch wird der Stickstoffanteil im Prozessgas weitgehend vermieden. Das entstehende Abgas enthält dadurch eine deutlich höhere CO₂-Konzentration. Dieses CO₂ kann anschließend effizienter abgeschieden und für eine Nutzung oder Speicherung aufbereitet werden.
Im Mittelpunkt steht die Frage, wie sich diese veränderten Prozessbedingungen auf die chemischen und mineralogischen Eigenschaften der eingesetzten Rohstoffe auswirken. Untersucht werden unter anderem das Verhalten der Rohstoffe bei erhöhtem CO₂-Partialdruck, die Bildung der wichtigsten Klinkermineralien und die Qualität des unter Oxyfuel-Bedingungen abgeschiedenen CO₂.
Was neu ist
Das Vorhaben passt eine innovative Carbon-Capture-Technologie gezielt an die Anforderungen des Zementbrennprozesses an. Anders als bei der herkömmlichen Zementherstellung entstehen durch den Einsatz von Sauerstoff veränderte Reaktionsbedingungen. Diese können sich auf den Brennprozess, die Klinkerbildung und die Produktqualität auswirken.
OxyC2link untersucht deshalb, wie Klinker unter diesen Bedingungen zuverlässig hergestellt werden kann. Ziel ist ein Verfahren, das eine hohe CO₂-Konzentration im Abgas ermöglicht und gleichzeitig die Qualität und Langlebigkeit des Endprodukts sicherstellt. Das abgeschiedene CO₂ kann perspektivisch als Rohstoff für industrielle Anwendungen genutzt werden und so zu einem effizienten Kohlenstoffkreislauf beitragen.
Was herausfordernd ist
Erste Untersuchungen zeigen, dass die Umstellung von einer konventionellen Brennatmosphäre auf Oxyfuel-Bedingungen den Klinkerbrennprozess deutlich verändert. Das liegt unter anderem an der heißeren Flamme, die bei der Verbrennung mit reinem Sauerstoff entsteht. Hinzu kommt, dass wichtige Reaktionen zur Bildung der Klinkermineralien in einer CO₂-reichen Umgebung ablaufen.
Diese Bedingungen beeinflussen chemische Gleichgewichte und verschieben Phasenübergänge im Material. Besonders die Verdampfung und Kondensation flüchtiger Bestandteile muss unter Oxyfuel-Bedingungen genauer untersucht werden. Das ist wichtig, um belastbar abschätzen zu können, ob und wie sich Ablagerungen oder Ringbildungen im Ofensystem bilden können.
Diese Kenntnisse sind entscheidend, bevor die Oxyfuel-Technologie, insbesondere die zweite Generation des sogenannten „polysius® pure oxyfuel“-Verfahrens, sicher eingeführt und zur Marktreife gebracht werden kann. Die im Projekt entwickelten und optimierten Prozessparameter werden deshalb auf einer Demonstrationsanlage iterativ getestet. So soll der Übergang von Laborergebnissen zu einem industriell robusten und skalierbaren Betrieb abgesichert werden.
Was daraus entstehen kann
OxyC2link kann dazu beitragen, die Oxyfuel-Technologie besser an die besonderen Anforderungen der Zementproduktion anzupassen. Wenn es gelingt, Klinker unter „polysius® pure oxyfuel“-Bedingungen stabil und in gleichbleibender Qualität herzustellen, kann dies die Grundlage für eine kosteneffizientere CO₂-Abscheidung in der Zementindustrie schaffen.
Langfristig kann ein Net-Zero-Klinker dazu beitragen, den CO₂-Fußabdruck der Bauwirtschaft deutlich zu reduzieren. Zugleich kann die erfolgreiche Demonstration der Technologie die Rolle Deutschlands bei klimaneutraler Zementproduktion und moderner Anlagen- und Verfahrenstechnik stärken. Das Vorhaben kann außerdem Know-how in Forschung, Anlagenbau, Betrieb und Wartung von Oxyfuel- und CCU/S-Systemen aufbauen.
