Verwendung von alternative Brennstoffe zur Reduzierung der Kohlenstoffemissionen bei der Zementherstellung

Nach Wasser ist Zement das gefragteste Material der Welt. Es ist auch eines der kohlenstoffintensivsten Materialien, wobei die Zementherstellung mindestens 8 % der globalen CO2-Emissionen verursacht. Dies liegt hauptsächlich daran, dass die Zementherstellung viel Brennstoff benötigt – ungefähr 120 kg Kohle pro Tonne Zement. Wir wissen heute, dass die Verbrennung fossiler Brennstoffe in großem Umfang zur Freisetzung von Treibhausgasen wie Kohlendioxid (CO2) und Stickoxiden (NOx) führt, die zum Klimawandel beitragen.

Co-Processing – der Ersatz fossiler Brennstoffe durch alternative Brennstoffe, wo immer dies möglich ist – kann daher dazu beitragen, die Zementherstellung nachhaltiger zu gestalten. Darüber hinaus bedeutet die zunehmende Volatilität der Preise für fossile Brennstoffe, dass alternative Brennstoffe zu einer zuverlässigeren Energieübertragung werden und die Kosten senken könnten.

WAS SIND ALTERNATIVE BRENNSTOFFE?

Alternative Brennstoffe ist ein allgemeiner Begriff für Brennstoffe, die aus verschiedenen industriellen und kommunalen Quellen stammen. Beispiele für feste alternative Brennstoffe sind:

• Bau- und Abbruchabfälle
• Landwirtschaftliche Nebenprodukte wie Stroh, Kaffee- und Reishülsen, Zuckerrohrblätter und Bagasse, Rapsstängel und Palmnussschalen
• Nicht-landwirtschaftliche Biomasse, einschließlich tierisches Fett, Dung, Fleisch und Knochen
• Biologisch abbaubare Haushalts- oder Industrieabfälle
• Ersatzbrennstoffe (RDF) wie z. B. nicht recycelbare Kunststoffe
• Alte Reifen.

WELCHE VORTEILE BIETEN ALTERNATIVE BRENNSTOFFE?

alternative Brennstoffe bieten sowohl Vorteile für die Nachhaltigkeit als auch eine Möglichkeit, eine Kreislaufwirtschaft in der Zementproduktion zu erreichen. Zum Beispiel gibt es eine erhöhte globale Netto-Reduktion der CO2-Emissionen, wenn Abfälle in Zementofenanlagen eingesetzt werden, im Gegensatz zu speziellen Verbrennungsanlagen. Auch die NOx-Emissionen werden reduziert, wenn minderwertige alternative Brennstoffe aufgrund von Reburn-Reaktionen verbrannt werden. Darüber hinaus trägt der Ersatz konventioneller Brennstoffe durch aus Abfällen gewonnene Alternativen dazu bei, nicht erneuerbare Ressourcen zu schonen. Ihre Verbrennung reduziert auch die Abhängigkeit von Deponien oder anderen, weniger umweltfreundlichen Methoden der Abfallentsorgung.

alternative Brennstoffe sind in Nordamerika und anderen Gebieten noch ein aufstrebender Markt, bieten aber ein erhebliches wirtschaftliches Potenzial. In ganz Europa und in anderen Ländern, in denen Deponierung keine Option ist, bieten alternative Brennstoffe das Potenzial für Energiekostensenkungen im Vergleich zu konventionellen Brennstoffen, da die meisten aus Abfällen gewonnen werden, die nur geringe Verarbeitungsanforderungen haben. Die kommerziellen Vereinbarungen, die erforderlich sind, um dieses Potenzial voll auszuschöpfen, werden noch entwickelt, aber laut McKinsey bedeutet die große Abnahmemöglichkeit der Zementindustrie, dass alternative Brennstoffe von den produzierenden Industrien kostenlos oder sogar zu negativen Kosten geliefert werden könnten. Der gesamte jährliche Nettowertzuwachs aus der Rückführung von Energie wird bis 2050 voraussichtlich 24 Milliarden Euro betragen.

WIE EINFACH IST DIE EINFÜHRUNG VON ALTERNATIVEN BRENNSTOFFEN?

Die Betriebsbedingungen bei der Zementherstellung eignen sich für die Verwendung von alternative Brennstoffe. Zum Beispiel kombiniert die Klinkerproduktion in Drehrohrofenanlagen hohe Temperaturen, eine oxidierende Atmosphäre und eine alkalische Umgebung mit langen Verweilzeiten und hoher thermischer Trägheit. Diese Bedingungen stellen sicher, dass die organischen Bestandteile des Brennstoffs vollständig zerstört werden, während der anorganische Teil, einschließlich Schwermetalle, aufgrund der Aschenretention im Klinker eingeschlossen und im Produkt gebunden wird.

Die Auswahl des richtigen alternative Brennstoffe ist entscheidend für die Erzielung einer optimalen Effizienz sowie der Produktqualität. Wie bereits erwähnt, stammen alternative Brennstoffe aus verschiedenen Quellen und haben daher andere Eigenschaften als die fossilen Brennstoffe, die sie ersetzen. Dies muss berücksichtigt werden, um Probleme zu vermeiden, wie z. B. unvollständige Verbrennung oder Verstopfungen durch Reststaubablagerungen in den Öfen. Die Qualität des Endmaterial kann ebenfalls beeinträchtigt werden, wenn Verbrennung Nebenprodukte in Klinker eingearbeitet werden.

Unabhängig davon, ob die alternative Brennstoffe als vollständiger Ersatz oder in Kombination mit fossilen Brennstoffen verwendet werden, erfordert ihre Einführung eine sorgfältige Planung. Möglicherweise sind Vorabinvestitionen in die Anpassung oder den Austausch des Brenners, die Einrichtung von alternative Brennstoffe-Zufuhrsystemen, neue Brennstofflagerstätten und Brennstoffverteilungssysteme erforderlich.

UNTERSTÜTZUNG BEI DER EINFÜHRUNG VON ALTERNATIVEN BRENNSTOFFEN

alternative Brennstoffe entwickeln sich noch weiter, was bedeutet, dass sich die Ausgangsstoffe im Laufe der Zeit ändern könnten. Für Zementwerksbetreiber ist es daher sinnvoll, Anlagenlösungen einzuführen, die leicht an die Verwendung des effizientesten und wirtschaftlichsten verfügbaren Brennstoffs angepasst werden können.

Anlagenhersteller können Sie bei der Auswahl des besten Systems für Ihre Anforderungen beraten und dabei Betriebsparameter wie die thermische Substitutionsrate (TSR) berücksichtigen, die einen erheblichen Einfluss auf die Gesamtkonstruktion des Systems und die verwendeten Komponenten hat.

Die Einführung von alternative Brennstoffe ist eine wichtige strategische Entscheidung. Arbeiten Sie daher unbedingt mit einem vertrauenswürdigen Anlagenhersteller zusammen, der Ihre speziellen technischen und logistischen Anforderungen versteht und kundenspezifische Förder- und Lagersysteme entwickeln kann, die Ihre Kapitalrendite optimieren.

FAZIT

Die Zementindustrie muss dekarbonisiert werden, um zu überleben, und alternative Brennstoffe bieten vielfältige ökologische und wirtschaftliche Vorteile. Ihre Einführung erfordert jedoch eine sorgfältige Planung und kann größere Ausrüstungsaufrüstungen erfordern, um dies zu erreichen. Da Zementhersteller den Übergang zu einer kohlenstoffärmeren Produktion fortsetzen, ist es entscheidend, dass sie sich mit Lösungen ausstatten, die nicht nur die betrieblichen Herausforderungen von heute mindern, sondern auch flexibel genug sind, um sich problemlos an die alternativen Brennstoffe von morgen anzupassen.