Duurzame manier voor de productie van cement
Het nieuwe proces van SaltX Technology vervangt fossiele brandstoffen in de productie van cement door elektrische plasmatechnologie. De kern bestaat uit het elektrisch verhitten van grondstoffen (kalksteen en klei) om klinkers te maken met bijna nul CO2-uitstoot, terwijl de weinige koolstofdioxide die toch vrijkomt direct wordt opgevangen.
Huidige methode
De cementindustrie veroorzaakt een significant deel van de wereldwijde CO2-emissie. De productie leunt tot nu toe op met fossiele brandstof gestookte ovens. Er zijn namelijk twee belangrijke opwarmingsstappen:
- Allereerst wordt de kalksteen gecalcineerd, waarbij het calciumcarbonaat wordt omgezet in calciumoxide en koolstofdioxide (CaCO3 → CaO + CO2).
- Het materiaal wordt dan gesinterd op nog hogere temperaturen, waarbij een minerale fase wordt gevormd die Portland-cement zijn eigenschappen geeft. In de conventionele cementindustrie vindt deze sintering plaats in een draaitrommeloven, verwarmd door fossiele brandstoffen.
Nieuwe methode
Binnen het raamwerk van hun ontwikkelingssamenwerking hebben SaltX Technology en Holcim succesvol en herhaaldelijk Portland-gekwalificeerd cementklinker geproduceerd, gebruikmakend van een volledig geëlektrificeerd en schaalbaar proces.
Cementgrondstof van Holcim werd gecalcineerd op een industriële schaal en daarna gesinterd, gebruikmakend van de nieuwe SaltX-klinkerelektrificatietechnologie. De resultaten voldoen aan de vastgelegde materiaalvereisten en vormen een goed bewijs voor het concept van een volledig geëlektrificeerde cementproductie.
Test in Zweden
De calcinering werd uitgevoerd in het test- en researchcentrum van SaltX in Hofors in Zweden. Het gecalcineerde materiaal van het industriële testprogramma werd hierna bewerkt in de nieuw ontwikkelde Electric Clinker Reactor (ECR), waarbij de met fossiele energie aangedreven, conventionele draaitrommeloven niet meer nodig was. Het resultaat is Portland-kwaliteit cementklinker, die louter met elektriciteit geproduceerd is. Dit laat een fundamenteel nieuwe aanpak van de cementproductie zien.
Calcinering
In de proef heeft SaltX dus beide productiestappen geëlektrificeerd. De calcinering is uitgevoerd in de test- en researchfaciliteit in Hofors, gebruikmakend van de Electric Arc Calciner (EAC). In plaats van kolen of gas te verbranden, wordt het ruwe materiaal verwarmd via plasmatechnologie.
Traditioneel wordt kalksteen verhit met kolen of gas om CO2 af te splitsen (calcinatie). De gepatenteerde EAC van SaltX gebruikt groene stroom en plasma om de hiervoor benodigde extreme temperaturen te bereiken. Dit gebeurt in een zuurstofarme omgeving, waardoor de vrijkomende CO2 zeer geconcentreerd blijft. Dit maakt het opvangen en opslaan (CCS) vele malen goedkoper en efficiënter.
Een van de voordelen van een geëlektrificeerde calcinering is dat het CO2-gas dat bij het proces vrijkomt uit de kalksteen niet wordt verdund met rookgas uit de brandstofverbranding. Dit maakt de CO2 makkelijker af te scheiden en af te vangen.
Sintering
De sinteringstap vereist hogere temperaturen dan het calcineren en is een van de technisch meest veeleisende onderdelen van cementproductie. Dit maakt het tot de belangrijkste uitdaging in de transitie naar fossielvrije cement.
De gecalcineerde grondstoffen worden vervolgens naar een elektrische reactor geleid. Hier worden ze verhit tot ongeveer 1.450 °C, aangedreven door hernieuwbare elektriciteit. Dit proces smelt de materialen samen tot cementklinker; de onmisbare basis voor Portland-cement.
De testen wijzen uit dat deze stap volledig kan worden geëlektrificeerd. Gecombineerd met een compact systeemontwerp en een ander reactortype kan de elektrificatie een flexibeler en efficiënt productieproces geven. Dit borduurt voort op de ervaring van SaltX in geëlektrificeerde calcinering, waarvan de onderliggende techniek al bewezen is op schaal.
Volledig geëlektrificeerd proces
Dit markeert een belangrijke stap in het demonstreren van een volledig geëlektrificeerd cementproces, dat in een industriële setting kan worden geïmplementeerd. Het elektrificeren van zowel de calcinering als de sintering is een sleutel in deze overgang en de resultaten laten een nieuwe wijze van cementproductie zien.
Het volledige productieproces kan hierbij draaien op hernieuwbare energie, waardoor de uitstoot van broeikasgassen bij de productie zelf vrijwel volledig wordt geëlimineerd.
Over SaltX Technology en Holcim
SaltX is een Zweeds bedrijf dat duurzame technologieën ontwikkelt voor consumenten, het klimaat en de maatschappij. Het bedrijf opereert op het vlak van elektrificatie van industrieën met een hoge CO2-emissie, zoals de kalk- en cementindustrie.
Holcim is een leidend bedrijf voor de duurzame bouw. Het bedrijf creëert waarde in de bouwwereld en in de infrastructuur.
Referenties: