Lengfurt: CO₂ abscheiden und wiederverwerten

CO₂ als Rohstoff: Heidelberg Materials und Linde bauen weltweit erste CCU-Großanlage in einem Zementwerk

Heidelberg Materials arbeitet weltweit in verschiedenen Projekten daran, klimaschädliche Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Ein Fokus zur Transformation in eine nachhaltige Zukunft liegt darauf, die brennstoffbedingten CO₂-Emissionen sowie den Anteil an Klinker im Zement zu minimieren. Der Ausstoß dieses Treibhausgases lässt sich dadurch aber nur bis zu einem gewissen Grad reduzieren. Denn rohstoffbedingt wird bei der Zementherstellung immer Kohlendioxid frei und damit in die Atmosphäre abgegeben. Eine weitere Minderung ist nur durch die Abscheidung des im Prozess frei werdenden CO₂ möglich.

Bau einer Kohlendioxidabscheide- und Verflüssigungsanlage

Heidelberg Materials und Linde haben unter dem Namen „Capture-to-Use“ (CAP2U) ein Joint Venture zum Bau und Betrieb einer Kohlendioxidabscheide- und -verflüssigungsanlage gegründet. Im Werk Lengfurt von Heidelberg Materials soll 2025 die weltweit erste Carbon Capture and Utilisation (CCU)-Anlage im großtechnischen Maßstab in der Zementindustrie in Betrieb gehen. Dies ermöglicht eine Weiterverwertung des abgeschiedenen CO₂ aus der Zementproduktion als wertvoller Rohstoff für industrielle Anwendungen. Die geplante Menge an gereinigtem und verflüssigtem CO₂ beträgt rund 70.000 t pro Jahr.

Verwertung des CO₂ aus der Zementproduktion

Das gewonnene CO₂ wird im Rahmen des Joint Ventures zum Großteil durch Linde vermarktet. Das aufbereitete Gas kann dank seiner Reinheit sowohl in der Lebensmittel- als auch in der Chemieindustrie eingesetzt werden, beispielsweise als Kohlensäure in Mineralwasser. Der kleinere Teil wird von Heidelberg Materials genutzt werden, um neue Technologien zum CO₂-Recycling und zur Rekarbonatisierung weiter voranzutreiben.

Planung und Bau durch Linde

Die Anlage wird durch Linde Engineering geplant und gebaut – eines der führenden Unternehmen für CO₂-Anlagen. Auf Basis einer speziell für Rauchgase entwickelten Aminwäsche wird das Kohlendioxid direkt aus einem Teil des Abgasstroms des Zementklinkerofens abgetrennt. Anlagen zur Reinigung und Verflüssigung, Tanks für die Zwischenlagerung des Produkts sowie Verladeeinrichtungen gehören ebenfalls zum Projektumfang.

Wichtiger Meilenstein für den Bau der Cap2U-Anlage 

Am 14.08.2024 wurden drei wichtige Kolonnen, die zum Herzstück der Kohlendioxidabscheide- und -verflüssigungsanlage des Joint Venture von Heidelberg Materials und Linde zählen, per Schiff nach Lengfurt geliefert. Ende Mai wurde die Equipments aus China auf den Weg gebracht. Im Seehafen Antwerpen wurden die drei Stahlröhren dann am 5. August auf das 110 m lange und 10,50 m breite Binnenschiff MS „Diomedea“ umgeschlagen. Am 12. August kam das Schiff über den Main in Lengfurt an. Am Tag darauf erfolgte die Entladung der Ausrüstungen und in der Nacht zum 14. August wurden die drei Kolonnen mit Schwerlastfahrzeugen vom Binnenhafen zum oberen Zementwerk auf die Baustelle transportiert. Dort werden sie mit allen Anbauteilen wie Plattformen, Steigleitern, Rohrleitungen und Isolierung komplettiert, bevor sie im November aufgestellt werden.

Bei dieser komplexen Aufgabe waren viele Teilnehmer aus unterschiedlichen Bereichen beteiligt. Die Organisation der gesamten Transportkette erfolgte durch Linde Engineering. Die Spedition DB Schenker war mit der Transportdurchführung beauftragt. Die Organisation der „letzten Meile“ sowie die Entladung des Schiffs und das Abladen der Kolonnen auf der Baustelle übernahm schließlich die Firma Riga Mainz. Der Nachlauf auf die Baustelle wurde durch die örtlichen Behörden (Polizei, Straßenverkehrsamt) und Mitarbeiter des Landkreises Main-Spessart begleitet. Für den reibungslosen Ablauf der Arbeiten im Hafengelände und auf der Baustelle sorgten Mitarbeiter von Heidelberg Materials und Linde Engineering. 

Wie funktioniert die Aminwäsche im Zementwerk?

Bei dem Projekt Cap2U werden die Abgase des Zementklinkerofens durch einen Aminwäscher geleitet, abgeschieden und konzentriert. Bei der Aminwäsche reinigen organische Stickstoffverbindungen, sogenannte Amine, den Abgasstrom von CO₂. Dieser wird dem Abgasstrom des Zementwerkes zugeführt und anschließend in die Atmosphäre abgegeben. Das in der Aminlösung gebundene CO₂ wird mit Hilfe von Wärme aus der Lösung ausgetrieben und anschließend für die weitere Verwendung vorbereitet.

Mithilfe dieses Prozesses können jährlich bis zu 70.000 Tonnen CO₂ abgeschieden werden, was die jährlichen Kohlendioxid-Emissionen des Zementwerks Lengfurt um zehn Prozent verringert. Das abgeschiedene CO₂ wird zudem in seiner Qualität so rein aufbereitet, dass es in der Lebensmittelindustrie - beispielsweise als Kohlensäure - eingesetzt werden kann. Die Nutzung von abgeschiedenem CO₂ aus der Zementklinkerproduktion für die Lebensmittelmittelbranche wurde bisher nur im Labormaßstab erprobt.

Das Projekt soll die erforderliche hundertprozentige Reinheit im großtechnischen Maßstab sowie die flächendeckende Anwendbarkeit der Aminwäsche-Technologie in der Zementindustrie demonstrieren. Die geplante Anlage ist weiter skalierbar, um perspektivisch CO₂ in größeren Mengenströmen ohne umfassende bauliche Maßnahmen in der Zementproduktion abscheiden zu können. Die modular aufgebaute Technologie ist zudem auf weitere energieintensive Industriebranchen übertragbar.