Fraunhofer IKTS entwickelt Verfahren für klimaneutralen Kalk

Kalk wird als Innen- und Außenputz eingesetzt und ist ein wichtiger Bestandteil von Zement. Seine Herstellung ist jedoch emissionsintensiv. Die Produktion von Kalk und Zement verursacht nicht nur energiebedingte Emissionen, sondern setzt auch CO2 aus dem Material selbst frei. Deshalb reicht ein Wechsel des Brennstoffs allein nicht aus, um den Prozess klimaneutral zu gestalten.

CO2 entsteht beim Brennen

Um Kalk als Baustoff nutzen zu können, muss er gebrannt werden. Dabei entsteht ein großer Teil der Emissionen des gesamten Herstellungsprozesses. Abgase aus Zementwerken können einen CO2-Gehalt von bis zu 33 Prozent aufweisen, Abgase aus Kalkwerken häufig mehr als 40 Prozent. Die Baustoffindustrie zählt damit zu den großen CO2-Verursachern.

Membranreaktor für grünen Kalk

Forschende des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme IKTS entwickeln in Hermsdorf einen Membranreaktor für eine klimaneutrale Kalkproduktion. Im Projekt Grüner Kalk soll das beim Brennprozess entstehende CO2 nicht ausgestoßen, sondern direkt weiterverwendet werden. Dafür kombiniert das Team einen eigens entwickelten Membranreaktor mit einem abgedichteten elektrischen Ofen.

Kohlenstoff als neuer Rohstoff

Das aufgefangene CO2 wird mithilfe von grünem Wasserstoff zunächst zu Methan umgewandelt. Anschließend wird das Methan durch Pyrolyse in Wasserstoff und elementaren Kohlenstoff zerlegt. Der Kohlenstoff, auch Carbon Black, kann später etwa in der chemischen Industrie oder als Düngemittel in der Landwirtschaft genutzt werden. Der freigesetzte Wasserstoff fließt wieder in den Kreislauf der Anlage zurück.

Carbon Capture and Utilization

Das Verfahren folgt dem Prinzip Carbon Capture and Utilization. Dabei wird CO2 aus Industrieabgasen abgeschieden und als Rohstoff weiterverwendet. Nach Einschätzung des Projektteams könnte dieser Ansatz vor allem für Branchen relevant sein, in denen prozessbedingte Emissionen systembedingt schwer vermeidbar sind.

Erprobung und nächste Schritte

Das Reaktorprinzip wurde bereits beim Projektpartner HySON – Institut für Angewandte Wasserstoffforschung Sonnenberg erprobt. Die Johann Bergmann GmbH & Co. führte die Neuentwicklung des elektrischen Ofens an. Im nächsten Schritt soll die Technologie gemeinsam mit Partnern im Industriemaßstab umgesetzt werden. Gefördert wurde das Projekt Grüner Kalk vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt.

Perspektiven für weitere Branchen

Der Membranreaktor basiert auf Kompetenzen des Fraunhofer IKTS in Werkstoffentwicklung, Anlagenkonzeption und Systemintegration. Neben der Kalkherstellung sieht das Forschungsteam auch Perspektiven für weitere Anwendungsfelder wie Abfallwirtschaft und Zementindustrie. Damit könnte die Technologie einen Beitrag zur Senkung prozessbedingter CO2-Emissionen in der Baustoffindustrie leisten.