- 12. Oktober 2021 11:57 Uhr PT

Electrek sprach mit Rick Bohan, VP of Sustainability bei der Portland Cement Association (PCA), die 92 % der US-Zementproduktionskapazität repräsentiert und über Vertriebseinrichtungen in allen kontinentalen US-Bundesstaaten verfügt. Zement ist der am zweithäufigsten verwendete Baustoff der Welt.

Im November 2020 kündigte PCA das branchenweite Ziel an, bis Ende 2021 einen Fahrplan zu entwickeln, um seinen Mitgliedsunternehmen dabei zu helfen, bis 2050 in der gesamten konkreten Wertschöpfungskette CO2-Neutralität zu erreichen.

Update vom 12. Oktober: PCA hat heute seine „Roadmap to Carbon Neutrality“ veröffentlicht, die den US-Netto-Null-Plan für die gesamte Zement- und Beton-Wertschöpfungskette bis 2050 festlegt. Bohan diskutierte dies in seinen ursprünglichen Fragen und Antworten mit Electrek unten.

PCA ist mit der Global Cement and Concrete Association (GCCA) verbunden, die 40 der weltweit größten Hersteller und etwa 80 % der Industrie außerhalb Chinas vertritt.

Auf globaler Ebene hat GCCA heute auch das Versprechen abgegeben, bis 2050 Netto-Null zu erreichen. Mehrere große chinesische Zement- und Betonunternehmen, die etwa 20 % des chinesischen Marktes ausmachen, haben sich ebenfalls der Zusage angeschlossen.

Die Herstellung von Zement macht 1,25% der US-Emissionen aus.

Zement ist der Hauptbestandteil von Beton, daher befasst sich die kommende Roadmap nicht nur mit Zement, sondern auch mit Beton. Es sind dringende Maßnahmen erforderlich, damit Zement und Beton in der Infrastruktur der Zukunft der USA weiterhin eine entscheidende Rolle spielen können, ohne die Emissionen zu verschlimmern.

Electrek: Was sind einige Beispiele für Schritte, die der Fahrplan von PCA wahrscheinlich enthalten wird, um bis 2050 in der gesamten konkreten Wertschöpfungskette CO2-Neutralität zu erreichen?

Rick Bohan: Die von PCA im Auftrag der Zementindustrie entwickelte Roadmap wird die gesamte Beton-Wertschöpfungskette umfassen – von der Zementproduktion bis hin zum landesweiten Einsatz von Beton. Einige Beispiele für die in der Roadmap enthaltenen Maßnahmen sind:

Verbesserung des Zugangs zu alternativen Brennstoffen, insbesondere Materialien, die sonst auf Deponien landen, für Zementwerke;

Schnelle Einführung innovativer Produkte wie Portland-Kalksteinzemente (PLC), leistungsbasierte Betonmischungen, Mischzemente und mehr;

Investitionen in CO2-Abscheidung, -Nutzung und -Speicherung (CCUS) und kritische Infrastruktur zur Unterstützung von CCUS, einschließlich eines robusten und intelligenten Stromnetzes.

Electrek: Können Sie beschreiben, wie diese Beispiele in der Realität funktionieren?

Rick Bohan: Der zunehmende Zugang der Industrie zu alternativen Brennstoffen, insbesondere Materialien, die sonst auf Deponien landen, kann dramatische und unmittelbare Auswirkungen haben. Derzeit sind viele Zementwerke auf nicht erneuerbare Ressourcen für Kraftwerke angewiesen, aber dies könnte durch einen verbesserten Zugang zu alternativen Brennstoffquellen abgeschwächt werden. Durch diesen verbesserten Zugang tragen alternative Kraftstoffe wie Flugasche, Teppichreste, Reifen und andere ungefährliche Materialien nicht nur dazu bei, Emissionen zu reduzieren, sondern auch Materialien umzuleiten, die sonst auf Deponien landen würden.

Zementöfen sind aufgrund ihrer extrem hohen Betriebstemperatur äußerst effizient bei der Verbrennung von Brennstoffen und können die Emissionen auf oder unter dem Niveau herkömmlicher fossiler Brennstoffe halten.

Damit ungefährliche Abfälle von Deponien in Industrien wie Zement umgeleitet werden können, um sie als Brennstoff zu verwenden, brauchen wir eine Regulierungsreform und die Anerkennung der politischen Entscheidungsträger, dass die verstärkte Verwendung alternativer Brennstoffe mit dem Erreichen der Klimaziele der Mitte des Jahrhunderts vereinbar ist. Heute machen alternative Kraftstoffe nur etwa 15 % des Kraftstoffverbrauchs einheimischer Hersteller aus, verglichen mit mehr als 36 % in der Europäischen Union, darunter sogar 60 % in Deutschland.

US-Zementwerke begannen bereits in den 1970er Jahren mit der Einführung alternativer Brennstoffe, aber heute machen diese Brennstoffe aufgrund veralteter / belastender Vorschriften nur etwa 15% des Brennstoffs aus, der von inländischen Zementherstellern verwendet wird. Es ist wirklich bedauerlich, denn es gibt fast eine regulatorische Abschreckung gegen die sinnvolle Nutzung alternativer Kraftstoffe.

Portland-Kalksteinzement bietet die gleichen Haltbarkeits- und Elastizitätsvorteile wie jeder andere Portland-Zement und reduziert gleichzeitig das enthaltene CO2 um 10 %. Durch die Optimierung der Klinkermenge im Zement, um mehr Kalkstein zu enthalten, können wir die Energiemenge (und die damit verbundenen Emissionen) reduzieren, die zum Erhitzen von Klinker (dem Hauptbestandteil von Zement) und letztendlich zur Herstellung von Zement verwendet wird. 

PLC ist nicht so weit verbreitet, wie sie sein könnte, und Hindernisse für eine breite Einführung scheinen nur ein Fall institutioneller Trägheit zu sein. Die Leute neigen dazu, bei dem zu bleiben, was sie wissen, aber in diesem Fall verpassen sie eine große Chance.

Durch die Umstellung auf PLC haben die Hersteller in den USA von 2012 bis 2018 bereits die CO2-Emissionen um mehr als 325.000 Tonnen reduziert, was dem in über 400.000 Hektar Wald gespeicherten Kohlenstoff entspricht. 32 bundesstaatliche Verkehrsministerien erlauben derzeit die Verwendung von PLC, doch bis vor kurzem machte PLC noch weniger als 1 % der gesamten Zementlieferungen aus. 

Technologien und Innovationen im Zusammenhang mit der Abscheidung, Nutzung und Speicherung von CO2 werden nicht nur bahnbrechend für die Branche, sondern auch unverzichtbar sein. Beton bietet die einzigartige Möglichkeit, eingefangenen Kohlenstoff beim Aushärten des Betons tatsächlich zu verwenden und so zu einer schnelleren Aushärtung und Festigung des Betons beizutragen.

Das CO2 kann in Frischbeton injiziert werden und wird tatsächlich dauerhaft im Beton eingeschlossen, so dass selbst bei einem späteren Abbruch eines Bauwerks das CO2 nicht freigesetzt wird.

CCUS bietet die Möglichkeit, die Emissionen erheblich zu senken. Daher sollte sich die Industrie verstärkt auf die Forschung und Entwicklung von CCUS konzentrieren.

Electrek: Gibt es neue Innovationen, die PCA als potenziell bahnbrechend für die Branche zur Reduzierung von Emissionen ansieht?

Rick Bohan: Die Technologie zur Kohlenstoffabscheidung befindet sich noch im Anfangsstadium und wurde noch nicht maßstabsgetreu entwickelt. Hier wirklich weiterhin Innovationen zu sehen, wird bahnbrechend für die Branche sein. 

Die Zementherstellung ist ein energieintensiver Prozess, der von einer sorgfältig abgestimmten Chemie und Physik abhängt. Zementwerke laufen kontinuierlich, normalerweise 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche, und die Erzeugung und Aufrechterhaltung der Öfen bei den hohen Temperaturen, die zur Herstellung von Klinker erforderlich sind, erfordert die Verbrennung erheblicher Mengen fossiler oder alternativer Brennstoffe. Der chemische Prozess zur Umwandlung von Kalkstein und anderen Inhaltsstoffen in Klinker ist ebenfalls emissionsintensiv und verursacht in der Regel 50 bis 60 % des CO2 bei der Herstellung.

US-Zementhersteller haben Milliarden von Dollar in Technologien zur Steigerung der Energieeffizienz und zur Reduzierung der CO2-Emissionen investiert, aber Energieeffizienz allein wird nicht ausreichen, um die langfristigen Reduktionsziele zu erreichen.

Wie bereits erwähnt, resultieren über 60 % der CO2-Emissionen der Zementindustrie aus der chemischen Umwandlung von Kalkstein und anderen Bestandteilen in Zement – ​​die Entstehung von CO2 während dieses Prozesses lässt sich nicht verhindern – es ist eine „chemische Tatsache des Lebens“.

Jede langfristige Strategie zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes für die Zementindustrie erfordert erhebliche Fortschritte bei den CCUS-Technologien mit besonderem Schwerpunkt auf Forschung, Entwicklung und kosteneffektivem Einsatz.

Während vielversprechende CCUS-Technologien im In- und Ausland entwickelt werden, hat keine das kommerzielle Stadium der Einführung erreicht.

Zu diesen Technologien gehören traditionelle Lösungsmittel, Sorbentien und Membranen sowie einzigartige Technologien wie Algenabscheidung, Direkttrennreaktoren und Oxyfuel-Kalzinierung. Fast alle Forschungs- und Bundesförderungen haben sich auf den Energiesektor konzentriert, nicht auf Lösungen für den Industriesektor. Die bisher entwickelten CCUS-Technologien bleiben für energieintensive Industrien, einschließlich Zement, unerschwinglich teuer. 

Electrek: Wie würde ein robusteres und intelligenteres Stromnetz der Zementindustrie helfen, Ihr Ziel der CO2-Neutralität bis 2050 zu erreichen? 

Rick Bohan: Wir sind eine energieintensive, handelsexponierte Industrie, und ein Großteil unseres Stroms wird zum Zerkleinern und Mahlen verbraucht. Es ist wahrscheinlich, dass Anlagen Technologien wie die Reduzierung von Abwärme zur Stromerzeugung vor Ort einsetzen werden, und wir wissen, dass erneuerbare Energien zunehmend Teil des Energiemixes der Zementwerke sein werden. Beide benötigen ein Netz, um erneuerbare Energie zu liefern und aufzunehmen, und das bedeutet ein zuverlässiges und robustes Netz.

Rick Bohan ist Vizepräsident für Nachhaltigkeit bei der Portland Cement Association. Er ist verantwortlich für die Koordination aller nachhaltigkeitsbezogenen Aktivitäten von PCA, einschließlich der laufenden Entwicklung einer Roadmap zur CO2-Neutralität. Zuvor war er Senior Director für Forschung und Technologie bei PCA. Rick ist Herausgeber und Autor der zweiten Ausgabe des zweibändigen Buches von PCA, Innovations in Portland Cement Manufacturing, zusammen mit vielen anderen Veröffentlichungen. Seine Karriere bei PCA umfasst 27 Jahre in praktisch allen Aspekten der Zement- und Betontechnologie und -anwendungen. Vor seiner Anstellung bei PCA arbeitete Rick im Consulting Engineering und war sowohl als Marineoffizier als auch als Marineoffizier im aktiven Dienst. Er hat einen BS in Bauingenieurwesen, einen MBA und ist ein eingetragener Berufsingenieur.

Foto: Rodolfo Quirós / Pexels.com

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Michelle Lewis ist Autorin und Redakteurin bei Electrek und Redakteurin bei DroneDJ, 9to5Mac und 9to5Google. Sie lebt in St. Petersburg, Florida. Sie hat zuvor für Fast Company, The Guardian, News Deeply, Time und andere gearbeitet. Senden Sie eine Nachricht an Michelle auf Twitter oder an michelle@9to5mac.com. Schauen Sie sich ihren persönlichen Blog an.

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