PLATFORM VOOR HEEL BOUWEND NEDERLAND 16 CO2 afvangen bij cementproductie Exterieur cementfabriek. Bij de productie van cement komt veel CO2 vrij. Het grootste gedeelte komt vrij bij het verhitten van kalksteen. Vanwege de beperkte opschaalbaarheid van alternatieven, wordt door de cementindustrie onder andere sterk ingezet op afvang en vervolgens opslag of gebruik van CO2. Er zijn meerdere technieken om de CO2 die vrijkomt bij de cementproductie af te vangen. Voorbeelden zijn de technieken oxyfuel en LEILAC. Bij een fabriek in Noorwegen gaat het om het gebruik van zogeheten amines. We leggen uit wat deze technieken inhouden. TEKST: ING. FRANK DE GROOT, MET DANK AAN CEMENT&BETONCENTRUM BEELD: CEMENT&BETONCENTRUM Waarom komt er CO 2 vrij bij de productie van cement? Bij ongeveer 900°C wordt kalksteen (CaCO 3) omgezet in vrije kalk (CaO) en CO 2. Het gaat om ongeveer 510 kg CO 2 per ton klinker. Daarnaast komt er CO 2 vrij door gebruik van brandstoffen voor het verhitten van de cementoven. Voor de brandstoffen zijn alternatieven in ontwikkeling, zoals gebruik van groene waterstof. Maar het vrijkomen van CO 2 uit kalksteen kan niet worden voorkomen. Daarom wordt door de cementindustrie hard gewerkt aan de ontwikkeling van technieken om deze CO 2 af te vangen. OXYFUEL TECHNIEK Alle in ontwikkeling zijnde technieken om CO2 af te vangen richten zich op het concentreren van de CO2. De rookgassen van een cementoven bevatten namelijk grofweg 25 % CO2 en dat is veel te laag om efficiënt te kunnen afvangen en te gebruiken of op te slaan. Een veelbelovende techniek is ‘oxyfuel’. Deze techniek gaat onder andere toegepast worden bij nieuw te bouwen installaties in Duitsland. Hoe werkt het? In een cementoven wordt lucht geblazen om de voor het verhitten van de oven gebruikte brandstoffen van zuurstof te voorzien. Het gaat om grote hoeveelheden lucht, waardoor de CO2 die vrijkomt uit de kalksteen en uit de brandstoffen sterk wordt verdund. Lucht bestaat tenslotte uit 78 % stikstof en 21 % zuurstof. Bij het ‘pure’ oxyfuel proces wordt in plaats van lucht uitsluitend zuivere zuurstof in de oven geblazen, waardoor de rookgassen hoofdzakelijk nog uit CO2 bestaan. Er komt tenslotte geen stikstof meer in de oven en de zuurstof reageert met de brandstoffen tot CO2. Door de hoeveelheid zuurstof af te stemmen op de voor de brandstoffen benodigde hoeveelheid, ontstaat er samen met de CO2 uit de kalksteen een CO2-concentratie van meer dan 90 %. Door de hoge CO2-concentratie hoeven de rookgassen alleen nog ontdaan te worden van waterdamp en wat verontreinigingen. Daarna kan de CO2 worden gecomprimeerd en worden getransporteerd voor opslag of gebruik. Het klinkt als een eenvoudige oplossing, maar er komt een hoop bij kijken. Zo moet het brandproces worden aangepast omdat er anders door het gebruik van pure zuurstof hogere verbrandingstemperaturen ontstaan. Er moet uiteraard heel veel zuivere zuurstof worden geproduceerd (voor een gemiddelde klinkeroven zo’n 30 ton zuurstof per uur) waarvoor een luchtsplitsingsinstallatie nodig is. En de gehele ovenlijn moet zo luchtdicht mogelijk worden gemaakt, hetgeen bij de hoge temperaturen en draaiende delen niet eenvoudig is. In praktijk Het principe van oxyfuel is jaren geleden bedacht en zelfs al in een proefinstallatie getest in 2017. Vier cementproducenten, Dyckerhoff, Heidelberg Materials, Schwenk en Vicat, werken nu samen aan het project catch4climate. Hierin zal dit principe op grote schaal worden toegepast. Voor dit project zal in Duitsland een demonstratiefabriek op semi-industriële schaal worden gebouwd bij de cementfabriek van Schwenk te Mergelstetten. Het wordt de eerste fabriek gebaseerd op het oxyfuel principe, waarbij op basis van de ervaringen met de eerdere proefinstallatie de nodige verbeteringen zijn doorgevoerd. De productielijn, die naar verwachting eind 2024 operationeel zal zijn, kan 450 ton klinker per dag produceren. Ter vergelijking: met een reguliere klinkeroven kan een paar duizend ton klinker per dag worden geproduceerd. In navolging van Schwenk zijn twee andere projecten voor het met behulp van oxyfuel volledig afvangen van CO2 op industriële schaal gestart. Het betreft het project GeZero van Heidelberg Materials voor de cementfabriek in het Duitse Geseke en het project Carbon2Business van Holcim voor de cementfabriek in Lägerdorf (zie kadertekst). De ervaringen van het catch4climate project zullen worden benut bij de bouw van de nieuwe ovens, waarmee in 2026 zal worden begonnen. Naar verwachting zal vanaf 2029 de cementproductie bij deze fabrieken volledig klimaatneutraal zijn. Kerosine In een latere fase van het project zal ook worden gekeken naar de mogelijkheden om met de afgevangen CO2 synthetische brandstoffen te maken, zoals kerosine voor vliegtuigen. Bij een fabriek in het Noorse Brevik wordt volop gebouwd aan de installaties die nodig zijn om CO2 die vrijkomt bij de productie van portlandcementklinker vanaf 2024 af te vangen en permanent op te slaan. Daarvoor worden amines gebruikt.
RkJQdWJsaXNoZXIy NTI5MDA=