Op Naar een koolstofvrije cementproductie
Constructiebedrijf HOlcim start Project GO4ZERO
De Europese Commissie wil dat de cementindustrie, verantwoordelijk voor 7% van de globale CO2-uitstoot, haar uitstoot tegen 2050 met 80% reduceert. Het constructiebedrijf Holcim in het Belgische Obourg wil met zijn project GO4ZERO werken aan een klimaatneutrale cementproductie. Een eerste fase betreft het verminderen van de CO2-uitstoot door toepassing van een andere grondstof, een tweede het afvangen en opslaan van de overgebleven uitstoot in lege aardgas- en olievelden.
Cementproductie is energie-intensief
Het belangrijkste ingrediënt van cement, klinker, wordt gemaakt door calciumcarbonaat via verhitting om te zetten in kalk en kooldioxide. De reactievergelijking hierbij is: CaCO3 → CaO + CO2.
Bij deze reactie komt er dus al CO2 vrij. Door de benodigde opwarming in de verbrandingsoven komt daarbij nog extra CO2. De reactie-enthalpie is hier namelijk positief (DHR = 177,5 kJ/mol) en de reactie is dus endotherm. Per ton cement komt er 600 tot 700 kilogram CO2 vrij. De cementproductie is zeer energie-intensief. De reactie vindt plaats bij 1.450 °C. Uit de reactie-enthalpie DHR is te bereken dat er in totaal ongeveer 3.170 MJ nodig is om een ton klinker te produceren.
Project GO4ZERO
Toepassing van droge proces
Bij het "droge" proces gebruikt men als grondstof voor de klinker kalksteen in plaats van krijt. Om het energieverbruik omlaag te brengen, past het grootste deel van de Europese cementfabrieken het droge proces reeds toe. Het eerst doel van het project GO4ZERO is om dit ook toe te passen in de cementfabriek van constructiebedrijf Holcim.
De twee huidige ovens maken er gebruik van krijt, waarvan de plaatselijke afzetting het einde van haar levensduur heeft bereikt. Dit gebeurt in een proces dat bekendstaat als het "natte" proces.
De geplande nieuwe oven ter vervanging zal in lijn met de huidige oven een capaciteit van 6.000 ton bereiken. Als grondstof binnen het droge proces zal kalksteen dienen, dat rijk is aan calciumcarbonaat, maar veel minder vochtig is dan krijt.
Deze omwenteling qua grondstof en techniek zal de totale CO2-uitstoot met bijna 30% verminderen. Het droogproces van kalksteen (watergehalte = 3 tot 5%) kost immers veel minder energie dan dat van krijt (watergehalte = 23%).
In de eerste projectfase wordt een nieuwe cementoven gebouwd voor het "droge" proces. Deze moet klaar zijn in 2026 en zal tot een CO2-reductie van 30% leiden.
Overige CO2 afvangen
De maatregelen uit de eerste fase zijn dus niet genoeg om de emissies tot nul te herleiden. De cementindustrie denkt dat dit alleen mogelijk is door de CO2 af te vangen. In de tweede fase wordt de geproduceerde kooldioxide afgevangen na het oxyfuelproces.
Hierbij gebeurt de verbranding in de nieuwe oven met pure zuurstof in plaats van met lucht, zodat de concentratie kooldioxide in het rookgas veel hoger is: 80% versus 30%. Hierdoor kan het gemakkelijker worden afgevangen om te worden opgeslagen.
Air Liquide levert een afvanginstallatie die 95% van de vrijkomende CO2 kan afvangen met een cryogene koolstofbehandelingseenheid genaamd de CryocapTM Oxy technologie.
Holcim sloot een overeenkomst met TotalEnergies om de vrijkomende CO2 op te slaan in de Noordzee in lege aardgas- en olievelden. Afgevangen CO2 wordt via pijpleidingen van Fluxys naar de Antwerpse haven vervoerd. Hier zal met het Antwerp@C consortium een gemeenschappelijke CO2-infrastructuur en exporthub worden gebouwd, waarvan het per schip naar lege aardgas- en olievelden in Nederland, Denemarken of Noorwegen zal worden afgevoerd.
In 2029, als het project is afgerond, moet 1,1 miljoen ton CO2 per jaar worden afgevangen en opgeslagen. Ook onderzoekt Holcim of de afgevangen CO2 met waterstof kan worden omgezet in e-fuel. Daarvoor overweegt Holcim om kleine elektrolysers te plaatsen, die water omzetten in waterstof en zuurstof. De hierin geproduceerde zuurstof kan op haar beurt dienen in de cementoven. Zonnepanelen en windmolens leveren de benodigde elektriciteit.
De totale kosten van het project GO4ZERO worden geschat op 530 miljoen euro. Holcim hoopt hiervoor gebruik te kunnen maken van Europese subsidies.
