Reduzierung gasförmiger Emissionen

Bei der Entsäuerung von Kalkstein (CaCO₃)und beim Verfeuern der Brennstoffe entsteht Kohlendioxid CO₂. Diese Emissionen sind prozessbedingt und somit unvermeidlich. Zwar ist Kohlendioxid für Mensch und Natur ungiftig, es zählt jedoch zu den Treibhausgasen. Die deutsche Zementindustrie hat sich verpflichtet, den spezifischen, energiebedingten Kohlendioxid-Ausstoß aus dem Zementherstellungsprozess bis zum Zeitraum 2008/2012 um 28% gegenüber dem Stand von 1990 zu senken. Die Maßnahmen zur CO₂-Reduzierung bei der Klinkerherstellung sind nach dem heutigen Stand der Technik soweit optimiert, dass eine weitere wesentliche Reduzierung des CO₂-Ausstoßes in diesem Teilprozess der Zementherstellung wenig realistisch erscheint. Heidelberg Materials konzentriert sich deshalb im Wesentlichen auf die Entwicklung neuer Zementsorten, die einen geringeren Klinkeranteil enthalten, sowie auf den Einsatz emissionsneutraler Sekundärbrennstoffe wie z.B. Altholz oder Tiermehl.

Die Klinkerherstellung ist ein Hochtemperaturprozess mit Flammentemperaturen in der Sinterzone des Ofens um 2.000 °C und Brennguttemperaturen um rund 1.450 °C. Aus Qualitätsgründen muss zudem beim Klinkerbrennen ein Luft- (Sauerstoff-)überschuss eingehalten werden. Unter diesen Rahmenbedingungen bilden sich im Drehrohr zwangsläufig Stickoxide (NO und NO₂ ausgedrückt als NO_x) aus dem Stickstoff und dem Sauerstoff der Verbrennungsluft. Dieses sogenannte „thermische NO“ spielt bei der Klinkerherstellung die dominante Rolle. Dagegen hat das für viele andere Verbrennungsprozesse typische „Brennstoff-NO“ im Klinkerherstellungsprozess nur untergeordnete Bedeutung.

Heidelberg Materials ist als Inhaber zweier Patente Vorreiter bei der Stickoxidreduzierung in Zementwerken und arbeitet mit Hochdruck an weiteren Verbesserungen. So wurden an mehreren Standorten sogenannte SNCR-Anlagen in Betrieb genommen, über die Ammoniakwässer oder vergleichbar wirkende Substanzen in die 800 bis 1.000 °C heißen Ofenabgase gesprüht werden. Das Ammoniak setzt sich mit den Stickoxiden des Verbrennungsgases zu den umweltneutralen Stoffen Stickstoff und Wasser um.

Schwefel gelangt mit dem Rohmaterial und den Brennstoffen in den Brennprozess und reagiert dort zu Schwefeldioxid (SO2). Innerhalb des Ofensystems kann das SO₂ mit Alkalien (K₂O, Na₂O etc.) Alkalisulfate (K₂SO₄ oder Na₂SO₄) bilden, die in den Klinker eingebunden und mit diesem ausgetragen werden. Kommen im Rohmaterial bestimmte Schwefelverbindung (z.B. Pyrit, Markasit) vor, so kann dies zu erhöhten SO₂-Emissionen führen, da diese Schwefelverbindungen bereits bei Temperaturen von ca. 350 °C im Vorwärmer verdampfen.

Im Gegensatz zu dem über das Rohmaterial eingetragenen Schwefel hat der in den Brennstoffen vorhandene Schwefel keinen Einfluss auf das Emissionsniveau, da er, wie oben beschrieben, innerhalb des Ofensystems reagiert.

Auch zur SO₂-Minderung hat Heidelberg Materials auf die unterschiedlichen Ofensysteme abgestimmte Verfahren entwickelt und zum Patent angemeldet.

Organische Bestandteile aus dem Rohmaterial (Überreste von Organismen und Pflanzen aus erdgeschichtlicher Vergangenheit) zerfallen bei der Erhitzung des Rohmehles bereits im Vorwärmer chemisch. Dies kann zu Emissionen von Kohlenmonoxid (CO) und organischem Kohlenstoff führen. Daher kann auch bei bestimmungsgemäßem Ofenbetrieb der CO-Gehalt im Abgas nicht zur Beurteilung der Verbrennungsgüte herangezogen werden. Vielmehr ist durch die hohen Verbrennungstemperaturen und lange Verweilzeiten bei hohem Luftüberschuss ein vollständiger Ausbrand der eingesetzten Brennstoffe in jedem Fall sichergestellt.

Die geschilderten Verbrennungsbedingungen bei der Klinkerherstellung bewirken auch die vollständige Zerstörung von polychlorierten Dibenzodioxinen und Dibenzofuranen (kurz: Dioxine und Furane). Eine Neubildung im Abgas (Fachausdruck: Denovo-Synthese) findet aufgrund der verfahrenstechnischen Randbedingungen in unserem Prozess nicht statt. Regelmäßige Emissionsmessungen von unabhängigen, sachverständigen Instituten zeigen, dass wir die gleichen strengen Emissionsgrenzwerte, wie sie auch für Abfallverbrennungsanlagen gelten, sicher einhalten.

Chlor-und Fluorverbindungen gelangen über die Roh-und Brennstoffe in das Ofensystem. Während Fluor mit dem Klinker ausgetragen wird, können sich im Falle eines zu hohen Chloreintrages Kreisläufe aufbauen. Dies ist aus verfahrenstechnischen Gründen unerwünscht. Deshalb begrenzen wir den Chloreintrag über Sekundärstoffe. Die Emissionen von Chlorwasserstoff (HCl) und Fluorwasserstoff (HF) liegen deutlich unterhalb der strengen Grenzwerte der 17. BImSchV.