Das Potenzial von kalkhaltigem Tonzement (LC3) freisetzen

Mit einer Verbrauchsrate von 30 Milliarden Tonnen pro Jahr ist Beton der am zweithäufigsten verbrauchte Stoff weltweit. Zement, ein Hauptbestandteil, ist für etwa 90 Prozent der Emissionen in Beton verantwortlich und für 8 Prozent der weltweiten anthropogenen CO2-Emissionen verantwortlich.

In Indien entspricht der jährliche Pro-Kopf-Zementverbrauch fast dem Lebensmittelverbrauch, was die Bedeutung der Reduzierung der CO2-Emissionen der Zementindustrie angesichts der steigenden Zementnachfrage im Land unterstreicht. Indien bekennt sich zum Weg der nachhaltigen Entwicklung und zur Erfüllung seines beabsichtigten nationalen Beitrags (Intended Nationally Determined Contribution, INDC) zur Verwirklichung des Pariser Klimaabkommens. Dies bedeutet, dass es seinen CO2-Fußabdruck im Zementsektor verringert. LC3 (Kalkstein-Kalzinzement) entwickelt sich zu einer klimafreundlichen innovativen Zementlösung: eine Zementmischung aus Klinker, kalziniertem Ton, Kalkstein und Gips, die im Vergleich zu gewöhnlichem Portlandzement typischerweise eine Emissionsreduzierung von bis zu 40 Prozent erreichen kann ( OPC).

In einer bedeutenden Entwicklung hat das Bureau of Indian Standards (BIS) kürzlich einen exklusiven Indian Standard (IS)-Code (IS 18189: 2023) für LC3 in Indien veröffentlicht. Der Kodex enthält umfassende Richtlinien und Spezifikationen für die Herstellung, Prüfung und Verwendung von LC3 in Beton.

Mit der Einführung dieses Kodex ist LC3 bereit, in der indischen Bauindustrie eine breitere Akzeptanz und Akzeptanz zu erlangen und den Weg für die Skalierung kohlenstoffarmer Zementmischungen zu ebnen. In diesem Blogbeitrag befassen wir uns mit den Details von LC3, seinen Umweltvorteilen und den Auswirkungen des neuen IS-Codes, die alle einen transformativen Wandel hin zu einer umweltfreundlicheren Infrastruktur und einer Dekarbonisierung der Zementindustrie signalisieren.

LC3, eine Idee der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) und der Schweizer Direktion für Entwicklung und Zusammenarbeit (DEZA), wurde als kohlenstoffarme Alternative zu gewöhnlichem Portlandzement (OPC) entwickelt. Eine typische LC3-50-Zementmischung besteht aus 30 Prozent kalziniertem Ton, 15 Prozent Kalkstein, 5 Prozent Gips und 50 Prozent Klinker, was zusammen zu einer Reduzierung der Kohlenstoffemissionen um rund 40 Prozent gegenüber herkömmlichem OPC und insgesamt zu einer Reduzierung um bis zu 25 Prozent führt kosten. Ein wichtiges Anliegen bei der LC3-Produktion und -Leistung ist die Verfügbarkeit von Tonen und der damit verbundene Kaolinitgehalt.

Fast ein Jahrzehnt Forschung in Indien bei der Society for Technology and Action for Rural Advancement (TARA), dem Indian Institute of Technology Delhi und dem Indian Institute of Technology Madras ergab, dass LC3 verbesserte Haltbarkeitseigenschaften aufweist, wodurch diese Zementmischung für verschiedene Bauanwendungen geeignet ist . Aufgrund seiner erhöhten Beständigkeit gegen das Eindringen von Chlorid und Sulfat ist es eine ausgezeichnete Wahl für Bauwerke in Küstengebieten. Darüber hinaus weist LC3 einen geringeren Alkaligehalt auf, wodurch das Risiko von Alkali-Kieselsäure-Reaktionen minimiert und die Langlebigkeit von Betonkonstruktionen erhöht wird.

Das wachsende Bewusstsein für den Klimawandel und die Nachfrage nach nachhaltigen Baupraktiken veranlassten Forscher und Branchenexperten, den nächsten Schritt zu gehen und einen nationalen Standard für LC3 zu entwickeln.

Dr. Shashank Bishnoi, Professor am IIT Delhi, der maßgeblich an der Ausarbeitung des IS 18189 beteiligt war, sagte, dieser Kodex stelle jahrelange gemeinsame Anstrengungen von Wissenschaft und Zementindustrie dar und hofft, seine Auswirkungen auf Indien und andere Länder zu sehen: „Qualität und Leistung von Zement.“ ist für die Entwicklung einer sicheren Infrastruktur von entscheidender Bedeutung. Daher wurde dieser Standard einer detaillierten Prüfung durch verschiedene Interessengruppen unterzogen, was nur dazu beitrug, den Standard zu stärken. IS 18189:2023 bietet der Industrie die Möglichkeit, Zement herzustellen, der nicht nur nachhaltiger ist, sondern auch eine höhere Leistung aufweist.“

Die LC3-Innovation ist nicht neu. Nachdem es 2005 erstmals von Prof. Karen Scrivener an der EPFL konzipiert wurde, wurde es dann als Projekt formalisiert und wird seit 2014 von der Schweizer Agentur für Entwicklung und Gesellschaft unterstützt.

Heute ist LC3 kein Projekt mehr. Wir sehen einen groß angelegten Einsatz auf der ganzen Welt, da die Klimabedenken hinsichtlich des Emissions-Fußabdrucks von Beton zuzunehmen beginnen und da die Verfügbarkeit anderer zusätzlicher zementhaltiger Materialien (SCMs) wie Flugasche und Schlacke aufgrund der geringeren Abhängigkeit von Beton weltweit weiter abnimmt Kohlekraftwerke (ein drastischer Rückgang um 83 Prozent bis 2030 in der EU). Hier nur einige Beispiele:

In KubaIm Jahr 2020 wurde eine LC3-Pilotproduktionsanlage installiert. Kuba ist dabei, über 20 kleinere Anlagen zu bauen, die eine Tonmischung produzieren werden, die direkt auf Baustellen mit normalem Zement gemischt werden kann (mit einer geschätzten Kostenreduzierung von 20 Prozent).

Cementos Argos gab die erfolgreiche Fertigstellung einer neuen Produktionslinie für kalzinierten Ton (mit einer Kapazität von 450.000 Tonnen pro Jahr) in seinem Werk in Rio Claro bekanntKolumbienAnfang 2020.

LC3 kann für mehrere Regionen von entscheidender Bedeutung sein, darunter auch für Afrika, wo der Klinker aufgrund der Knappheit der Kalksteinreserven importiert werden muss, was herkömmlichen Zement teuer macht.Das Accra-Werk von CBI Ghanasoll bis zur zweiten Hälfte des Jahres 2024 die weltweit größte Produktionsanlage für LC3 werden. FLSmidth wird in der Anlage ein neues Tonkalziniersystem installieren, das Klinker ersetzen und einen Austauschgrad von etwa 60–70 Prozent erreichen soll.

Zusätzlich, Mitte März 2022,Lafarge Cement Malawikündigte den Start eines LC3-Projekts in Malawi an und unterstreicht damit die zunehmende Akzeptanz dieser innovativen Zementtechnologie in der Region.

In Europa hat Holcim im Jahr 2017 in seinem Werk Saint-Pierre-la-Cour (Produktionskapazität 500.000 Tonnen pro Jahr) den ersten Betrieb für kalzinierten Tonzement eröffnetFrankreich . Dieses bahnbrechende Projekt ermöglicht die Produktion des grünen Zements ECOPlanet, der im Vergleich zu Standardzement (CEM I) einen um bemerkenswerte 50 Prozent geringeren CO2-Fußabdruck aufweist.

FUTURECEM der Cementir Group, ein Produkt aus kalziniertem Tonzement, kam 2019 auf den MarktDänemark im Jahr 2021. Durch eine Pilotanlage hat das Unternehmen erfolgreich die Machbarkeit und das Potenzial dieses innovativen Zements demonstriert. Aufbauend auf ihrem Erfolg ging die Cementir Group schnell daran, FUTURECEM im Jahr 2022 auf den Zementmärkten in Benelux und Frankreich einzuführen. Im Juni 2021 vergab Vicat einen Auftrag für die Inbetriebnahme des integrierten Zementwerks Xeuilley bis 2023, wo Ton als nachhaltige Alternative vorgeschlagen wurde Dies hängt von der Verfügbarkeit, den EU-Vorschriften und der gestiegenen Nachfrage nach einer nachhaltigen Alternative zu Zement ab.

LC3 wurde in Pilotprojekten in verschiedenen Regionen eingesetzt, in verschiedenen Maßstäben umgesetzt und hat seit 2014 bereits mehr als 25 Anwendungen erlebt. Ein bemerkenswertes Projekt ist das Jhansi-Modellhaus in Indien, wo 98 Prozent der Struktur mit LC3 gebaut wurden. Im Jahr 2017 führte JK Lakshmi gemeinsam mit dem IIT Delhi den allerersten groß angelegten Anlagenversuch mit LC3 in der Jhajjhar-Anlage durch. Dieser Versuch zeigte vielversprechende Ergebnisse mit einer potenziellen Reduzierung der CO2-Emissionen um bis zu 30 Prozent und einer Reduzierung des Energieverbrauchs um 20 Prozent bei der Zementproduktion.

Darüber hinaus wurden die Büros der Schweizer Direktion für Entwicklung und Zusammenarbeit, die sich auf dem Gelände der Schweizer Botschaft in Delhi befinden, aus vorgefertigten LC3-Materialien gebaut.

Im Jahr 2022 arbeitete JK Lakshmi Cement mit TARA zusammen, um die Technologie des kalzinierten Tons in seinen Betrieb zu integrieren und so die Produktion von LC3 zu ermöglichen. Es gibt Impulse bei anderen Zementunternehmen im Land, die ebenfalls die LC3-Produktion in Betracht ziehen.

Da Indien als Teil seines NDC im Rahmen des Pariser Abkommens bis 2030 eine Reduzierung seiner Emissionsintensität um 45 Prozent anstrebt, stellt LC3 eine vielversprechende Lösung für kohlenstoffarmes Bauen dar. Ein aktueller Bericht von NIUA und RMI betont die Notwendigkeit, sich auf kohlenstoffarmes Design und Konstruktion sowie auf die Produktion und Auswahl kohlenstoffarmer Materialien zu konzentrieren. Obwohl LC3 eine vielversprechende Lösung für kohlenstoffarmes Bauen darstellt, gibt es noch Hindernisse für seinen breiten Einsatz. Dazu gehören die Sensibilisierung von Baufachleuten, die Sicherstellung einer konsistenten Qualitätskontrolle, spezielle Schulungen, die Verfügbarkeit von Rohstoffen, die Integration von LC3 in bestehende Lieferketten sowie die Akzeptanz durch Bauherren und Aufsichtsbehörden.

Während diese Entwicklung für traditionelle Zementhersteller einige Probleme mit sich bringen mag, stellt sie eine Chance dar und läutet eine neue Ära der kohlenstoffarmen Zementproduktion im Land ein. Aun Abdullah, ESG-Leiter der Lodha-Gruppe, sprach mit RMI India über ihre Pläne für den LC3-Einsatz: „Lodha Net Zero Urban Accelerator, eine Partnerschaft mit RMI, plant den Einsatz eines Pilotprojekts auf LC3 mit dem Ziel, Beweise und Vertrauen darüber zu schaffen.“ Vorteile für das größere Ökosystem aus Entwicklern, Auftragnehmern, der Lieferkette der Industrie und politischen Entscheidungsträgern.“

Mit seinem geringeren CO2-Fußabdruck, seiner verbesserten Haltbarkeit und seinen wirtschaftlichen Vorteilen hat LC3 das Potenzial, die Art und Weise, wie Gebäude und Infrastruktur im Land gebaut werden, zu verändern. Da erfolgreiche Fallstudien bereits seine Wirksamkeit belegen, markiert die Veröffentlichung des IS-Codes für LC3 einen bedeutenden Wendepunkt in der nachhaltigen Baupraxis. Die Veröffentlichung des Kodex soll die Einführung von LC3 im ganzen Land beschleunigen und einen Präzedenzfall für andere Länder schaffen, die die Übernahme von LC3 in ihre Kodizes prüfen. Da Indien eine nachhaltige Entwicklung anstrebt, wird LC3 zweifellos die zukünftige Baulandschaft prägen.

Wir möchten Tarun Garg, Direktor der RMI India Foundation, und Sai Sri Harsha Pallerlamudi, Senior Associate der RMI India Foundation, für ihre Beiträge zu diesem Artikel danken.

Erfahren Sie mehr über LC3 in unserem kommenden Webinar:

Skalierender kalzinierter Tonzement aus Kalkstein (LC3): Erkenntnisse von den First Movern

Mittwoch, 30. August, 10:00–11:30 Uhr ET