Klinker maken zonder CO₂-uitstoot op kleine schaal al mogelijk

In het Belgische Lixhe, op een steenworp afstand van de Nederlandse grens, wordt hard gewerkt aan een oplossing om klinker te produceren zonder de uitstoot van broeikasgas CO₂. Dat gebeurt in de proeffabriek LEILAC-1 van Heidelberg Materials. LEILAC staat voor Low Emissions Intensity Lime And Cement, oftewel kalk en cement met een lage emissie-intensiteit.

De resultaten zijn hoopvol en binnen enkele jaren komt er ook een tweede fabriek, maar dan met een vier keer zo grote capaciteit. De LEILAC-2 wordt gebouwd door Heidelberg Materials in Hannover. Die proeffabriek zou in 2025 in gebruik genomen moeten worden. Dat is voor de onderneming een nieuwe stap naar het volledig CO₂-vrij produceren van cement in 2050.

Bij de traditionele productie van cement komt veel broeikasgas vrij. Wereldwijd wordt maar liefst zeven procent van de CO₂-uitstoot veroorzaakt door het maken van cement. Voor de Nederlandse markt is dat weliswaar minder dan twee procent, maar nog altijd 3,5 megaton per jaar.

Heidelberg Materials, dat tot september 2022 nog HeidelbergCement heette, is een van ’s werelds grootste fabrikanten van bouwmaterialen en -oplossingen. Het is marktleider in aggregaten, cement en betonmortel. Er werken ongeveer 54.000 medewerkers op meer dan 3.000 locaties in ruim 50 landen. De fabrikant heeft veel oog voor het milieu.

Het verhaal van de LEILAC-1 begint in 2014 als het Australische technologiebedrijf Calix een reactor bouwt die CO₂ van magnesiummaterialen kan scheiden. Een jaar later vormt het bedrijf een consortium om de werkende technologie toe te passen op cement en kalk. Dat leidt in 2016 tot de het pilotproject LEILAC-1 bij Heidelberg Materials in België. In 2019 opent die demonstratiefabriek. De productiecapaciteit is 25.000 ton CO₂-vrije portlandcementklinker per jaar.

Volgens directeur Benoit Gastout van de fabriek gaat het voorlopig nog om tests. De apart opgevangen CO₂ gaat daarna weer de atmosfeer in, zoals normaal. Maar als de tests slagen en het proces ook op grotere schaal kan worden toegepast, dan is de milieuwinst enorm. Dan is het mogelijk om cement te maken zonder dat het broeikasgas in de lucht komt. Dan kan het CO₂ in lege gasvelden worden gepompt of als grondstof dienen.

Normaal gesproken wordt vermalen kalksteen in een voorverwarmoven gebracht waarna de CO₂ uit het gesteente vrijkomt. Daarna gaat het naar de draaioven waarin zich op een temperatuur van 1450 graden Celsius klinker vormt, het belangrijkste bestanddeel van cement.  Het vrijkomende CO₂ vermengt zich met de rookgassen van de verbranding en is er niet meer uit te filteren.

Dat is anders in de LEILAC-1. Daar is een techniek toegepast die het wèl mogelijk maakt het koolzuurgas afkomstig van de kalksteen te scheiden van de rest. Dat gebeurt als volgt: de vermalen kalksteen valt in een afgesloten stalen buis voordat het de oven in loopt. De stalen buis wordt van buitenaf verhit waardoor de kalksteen binnenin de buis wordt gesplitst in calciumoxide (CaO) en zuivere CO₂ die kan worden afgevangen. Zo blijven de ovengassen en de CO₂ die vrijkomt bij de ontleding van kalksteen van elkaar gescheiden.

Tot LEILAC-1 was de stalen buis het breekpunt in deze opstelling. Dat is omdat staal bij hoge temperaturen smelt. Volgens Jan Theulen van Heidelberg Materials was een innovatieve stalen buis die de warmte kon doorgeven en diezelfde warmte kon doorstaan voor die tijd onbetaalbaar. Theulen heeft bij het Duitse moederbedrijf van Heidelberg Materials de leiding over alles wat te maken heeft met CO₂-afvang en -hergebruik.

Het Internationaal Energieagentschap (IEA) beschouwt het afvangen van CO₂ als de enige schaalbare oplossing in de cementindustrie. In nichemarkten kunnen volgens Theulen alternatieve materialen cement vervangen. ,,Maar beton speelt zo’n alomtegenwoordige rol in de moderne maatschappij dat alleen de grootschalige oplossingen ons echt vooruit zullen helpen. Na water is cement de meest gebruikte grondstof”, zegt hij in het Belgische magazine De Tijd.

Met het afvangen van broeikasgas tijdens de productie van klinker is weliswaar een belangrijke stap gezet naar het klimaatneutraal produceren van cement, maar de weg is nog lang. Zo moet nog een alternatief worden gevonden voor het verwarmen van de ovens met aardgas.

De ovens van Heidelberg Materials zouden elektrisch verwarmd kunnen worden, maar dan is de vraag of er voldoende hernieuwbare energie voorhanden is. Ook de prijs speelt een rol. Volgens Theulen zou het cement twee keer zo duur worden als de ovens op stroom zouden draaien. Voor de consument valt dat wel mee, omdat cement maar twee procent van de bouwkosten van een woonhuis uitmaakt. Maar toch zijn er beren op de weg.

Theulen: ,,Als producent zouden wij dan niet meer concurrentieel zijn met goedkoop cement uit pakweg het Midden-Oosten. Alleen als Europa via een CO₂-grensbelasting een gelijk speelveld garandeert, kan de markt functioneren.”

Na de ‘zeer goede resultaten’ in België besloot Heidelberg Materials samen met Calix en een Europees consortium een tweede demonstratie-installatie te bouwen: de LEILAC-2. Die proeffabriek komt in Hannover en kan vier keer zoveel cement produceren zonder CO₂-uitstoot als LEILAC-1. Die vangt jaarlijks 25.000 ton broeikasgas af, LEILAC-2 heeft een capaciteit van 100.000 ton.

Met deze opschaling zet het bedrijf een flinke stap. Als de installatie in gebruik is genomen en de productie op stoom is, kan Heidelberg Materials twintig procent van al het in Hannover geproduceerde cement maken zonder CO₂-uitstoot.

Meer lezen over Leilac