CLEANKER – CO2-Abscheidung mittels integriertem Calcium Looping Prozess  (in German)

Funktionsprinzip des integrierten Calcium Looping-ProzessesFunktionsprinzip des integrierten Calcium Looping-Prozesses

Vorhersagen sehen die Abscheidung von CO2 als entscheidenden Faktor, um die politisch angestrebten Klimaziele zu erfüllen. Die Zementproduktion ist nicht nur durch den thermischen Energiebedarf sondern auch durch die materialgebundenen CO2-Emissionen eine CO2-intensive Industrie. Aus diesem Grund werden derzeit viele Methoden der CO2-Abtrennung wie die Oxyfuel- oder die Post Combustion-Technologien für die Zementindustrie erforscht (Verweis CEMCAP Projekt). Eine ebenfalls erfolgversprechende Methode ist der Calcium Looping-Prozess, der bislang lediglich als nachträgliche Abtrennung von CO2 aus dem Abgas betrachtet wurde. Potentiale dieser Technologie insbesondere für die Zementindustrie werden auf Grund des Grundstoffes CaO als Sorbens für CO2, der neben SiO2, Al2O3 und Fe2O3 ebenfalls als Rohstoffkomponente im Zementrohmehl verwendet wird, gesehen.
 
Das Konzept sieht im Detail einen sogenannten Karbonator vor, in dem CO2 aus dem Ofenabgas durch die Karbonatisierung von CaO abgetrennt wird, sowie einen Oxyfuel betriebenen Kalzinator, in dem ein möglichst reiner CO2-Strom generiert wird. Das CaO/CaCO3 wird dabei zwischen den Aggregaten im Kreislauf gefahren (Bildverweis). Nach der Kühlung des CO2-angereicherten Abgasstromes zur Wärmerückgewinnung wird dieser einer Aufbereitungsanlage übergeben. Auf diese Weise können sowohl die Brennstoff- als auch die materialbedingten CO2-Emissionen abgetrennt werden.

Im Cleanker (CLEAN clinKER)-Projekt soll diese Technologie als integrierte Methode großtechnisch erprobt werden (Technology Readiness Level 7). Es wird angestrebt, in einer Demonstrationsanlage, welche an eine bestehende Ofenlinie des Werkes von Buzzi Unicem in Vernasca/Italien angeschlossen wird, 4.000 m3/h Abgas zu behandeln. Innerhalb der Testkampagne sollen zudem verschiedene Rohmaterialien auf ihre Eignung als CO2-Sorbens getestet werden. So soll die Machbarkeit des integrierten Calcium Looping-Konzeptes bei gleichbleibender Zementqualität überprüft werden. Nach erfolgter Demonstration der Technologie wird eine technisch-wirtschaftliche Studie für bestehende Werke basierend auf einem Scale-Up der Resultate und der Modellierung dieses Prozesses durchgeführt. Durch das in den Klinkerbrennprozess integrierte Verfahren sollen folgende ambitionierte Ziele erreicht werden:

  • CO2-Abtrennung > 90%
  • Anstieg des Elektroenergiebedarfs < 20%
  • Spezifischer Primärbrennstoffbedarf zur CO2-Abtrennung (SPECCA) < 2 MJLHV/kgCO2
  • Vermeidungskosten der CO2-Abtrennung < 30 €/tCO2
  • Anstieg der Zementproduktionskosten < 25 €/tZement     

Über die Demonstration der CO2-Abtrennung hinaus wird zudem eine CO2-Speicherung mittels Mineralisierung von abfallstämmigen Materialien untersucht.

Supported by

This project is funded by the Horizon 2020 research and innovation program of the European Union under grant agreement no. 764816.