Zement kann plötzlich CO₂ schlucken

Zement ist einer der grossen Klimatreiber der Welt. Doch ausgerechnet die Branche mit dem schweren CO₂-Rucksack könnte künftig helfen, Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu holen. Forschende der ETH Zürich zeigen, wie sich Zementwerke mit Direct Air Capture koppeln lassen. Der Ansatz könnte die Klimawirkung der Zementproduktion bis 2050 um 78 Prozent senken.

Weltweit werden jährlich rund vier Milliarden Tonnen Zement produziert. Die Herstellung verursacht fünf bis acht Prozent der globalen CO₂-Emissionen. Besonders problematisch ist die Kalzinierung. Dabei wird Kalkstein erhitzt, damit daraus Branntkalk entsteht. Das setzt prozessbedingt CO₂ frei.
Genau dort setzt die ETH-Studie an. Sie verbindet ein etabliertes Verfahren der Zementherstellung mit Direct Air Capture, kurz DAC. Das Ziel ist nicht nur, Emissionen am Werk zu senken. Die Anlage soll zusätzlich CO₂ direkt aus der Umgebungsluft entfernen.

Kalk wird zum Kreislauf
Die Technologie basiert auf Kalzium-Looping. Kalkstein wird elektrisch erhitzt und zerfällt in Branntkalk und CO₂. Weil der Ofen mit Strom statt mit Kohle oder Gas betrieben wird, entfallen die zusätzlichen Emissionen aus fossiler Verbrennung. Das im Prozess freiwerdende CO₂ lässt sich zudem direkt abscheiden.
Der Branntkalk wird anschliessend mit Wasser behandelt und kommt mit Luft in Kontakt. Dabei bindet er erneut CO₂ und wird wieder zu Kalkstein. Je häufiger dieser Kreislauf durchlaufen wird, desto mehr Kohlendioxid kann die Anlage der Atmosphäre entziehen. Das eingefangene CO₂ bleibt dabei nicht im Zement. Es wird verdichtet und in geeignete unterirdische Speicher transportiert. Unter diesen Bedingungen könnte ein Zementwerk bilanziell sogar mehr CO₂ entfernen, als es in seiner gesamten Prozesskette verursacht.

Der Strom entscheidet alles
Der entscheidende Faktor ist die Energieversorgung. Direct Air Capture braucht viel Strom. Die ETH-Forschenden prüften deshalb Szenarien vom heutigen US-Strommix bis zu einem weitgehend erneuerbaren System mit Solarstrom und Batteriespeichern.
Das Resultat ist ermutigend, aber klar an Bedingungen geknüpft. Bei einer stark dekarbonisierten Stromversorgung könnten Kalzium-Looping-Anlagen 85 bis 96 Prozent der abgeschiedenen und gespeicherten Menge tatsächlich netto aus der Atmosphäre entfernen. Pro Tonne dauerhaft gespeicherten CO₂ entstünden noch 40 bis 150 Kilogramm CO₂ entlang der gesamten Wertschöpfungskette.

Vom Labor in das Werk
Der Ansatz ist mehr als eine theoretische Idee. Die Studie entstand mit dem US-Unternehmen Heirloom Carbon Technologies, das seit 2023 in Kalifornien eine kommerzielle Anlage mit einer Kapazität von rund 1000 Tonnen CO₂ pro Jahr betreibt. Eine deutlich grössere Anlage ist in Louisiana geplant.
Für die Zementindustrie liegt der Reiz in bestehenden Rohstoffen und Prozessen. Kalk, Kalzinierung und industrielle Öfen sind längst Teil der Produktion. Neu wären vor allem zusätzliche Luftkontaktflächen, CO₂-Abscheidung und elektrisch betriebene Kalzinieröfen.

Das Potenzial braucht Praxisbeweise
Noch ist die Lösung kein Selbstläufer. Die Resultate beruhen auf Szenarien bis 2050. Indirekt beheizte Elektro-Kalzinieröfen sind noch nicht im grossindustriellen Einsatz. Auch zur Wirtschaftlichkeit enthält die Studie keine detaillierte Analyse.

Trotzdem setzt die ETH-Arbeit ein starkes Signal. Die Dekarbonisierung der Bauwirtschaft muss nicht bei weniger Emissionen enden. Wenn erneuerbarer Strom, CO₂-Speicherung und neue Industrieanlagen zusammenspielen, könnte aus einem der grössten Emittenten ein aktiver Teil der Klimareparatur werden.