De CO2-uitdaging van cementproductie

Probeer eens buiten te gaan zonder een stap te zetten op een van cement vervaardigde ondergrond. Onmogelijk. Beton, en daarbij ook cement, omringt ons van alle windrichtingen. We kunnen niet meer zonder. Toch krijgt de cementindustrie ook veel kritiek. Ze wordt vaak bestempeld als een zeer vervuilende industrie. Niet volledig onterecht, want 8 procent van de CO2-uitstoot is afkomstig uit de cementindustrie. Geen verwaarloosbaar percentage. Om verder te bouwen aan onze samenleving hebben we cement nodig, maar de bijbehorende vervuiling zijn we liever kwijt dan rijk. Een dilemma? Niet noodzakelijk. “Om oplossingen naar boven te halen moeten we eerst bekijken waar in het productieproces de grootste vervuiling optreedt”, zegt Fredericq Peigneux, Head of Public Affairs bij cementbedrijf Heidelberg Materials in de Benelux.

Productieproces

Hoe wordt cement vervaardigd? De vier hoofdbestanddelen van cement zijn kalk, silicium, aluminiumoxide en ijzeroxide. Samen vormen ze het ruwe materiaal. Eenmaal deze elementen in de juiste verhouding met elkaar vermengd zijn, worden ze via installaties verwerkt in een nat of droog proces. “Bij Heidelberg Materials werken we op basis van het droge proces, in tegenstelling tot andere bedrijven die nog vaak opereren via het natte proces. We doen dit omdat het droge proces veel minder vervuilend is. Initieel betekende dit een meerkost door de bijhorende investeringen in de gepaste installaties, maar op lange termijn werkt dit juist in ons voordeel. De CO2-uitstoot van het droge proces ligt immers vele malen lager dan bij de natte tegenhanger. Wanneer je een financiële balans opmaakt, moet je in rekening brengen dat aan CO2 ook een kost vasthangt”, aldus Fredericq Peigneux. 

Bij het droge proces wordt het ruwe materiaal gedroogd en vermalen tot een homogeen poeder. Tenslotte wordt het in een voorverwarmingsoven gebracht, waar het na gedeeltelijke decarbonisatie in de oven gaat. Het fijngemalen poeder wordt in de oven geleidelijk tot een temperatuur van 1450°C verhit. Tijdens deze operatie wordt warmte uitgewisseld tussen de warme verbrandingsgassen en de grondstoffen die in de tegengestelde richting van deze gassen stromen.

Deze om zijn as draaiende metalen cilinder is van binnen bekleed met vuurvaste stenen. De klinker verlaat de oven onder de vorm van korrels op een temperatuur van ongeveer 1200°C. De koeling gebeurt met lucht, die door warmte-uitwisseling opgewarmd wordt en ofwel naar de brander gestuurd wordt, ofwel gebruikt wordt voor het drogen van diverse materialen. De rookgassen verlaten de schoorsteen op een temperatuur van minder dan 200°C.

De tweede etappe is de vermaling. Tijdens deze stap worden de verschillende bestanddelen gedoseerd, vermengd en zodanig vermalen dat men een homogeen en zeer fijn poeder verkrijgt, namelijk cement.

Het is een gecompliceerd proces met verschillende elementen en tussenstappen. Om de vervuiling op te sporen moeten we elk proces afzonderlijk analyseren. Waar zitten nu de pijnpunten? “Een eerste voorbeeld is de CO2-uitstoot van de ruwe materialen”, haalt Peigneux aan. “Ons bedrijf beschikt daarom over een Research & Development-team dat telkens op zoek gaat naar alternatieve materialen die dezelfde elementen bezitten als de voorgaande ruwe materialen, met het verschil dat ze over een lagere CO2-uitstoot beschikken.”

Milieuvriendelijke alternatieven 

De cementindustrie wordt regelmatig aangehaald wanneer het gaat over CO2-uitstoot, maar toch is hier enige opheldering nodig. “De cementindustrie staat regelmatig in de schijnwerpers als grote vervuiler, maar een belangrijk detail dat meestal over het hoofd gezien wordt is het verschil tussen procesemissie en brandstofemissie. Wanneer er op een veroordelende wijze naar de cementindustrie gewezen wordt, lijkt dit alsof het grootste deel van onze uitstoot afkomstig is van vervuilende brandstoffen. In de realiteit is dit net het omgekeerde van wat er plaatsvindt. Het grootste aandeel van de CO2-uitstoot is procesemissie, wat wil zeggen dat deze uitstoot onvermijdelijk is. Tijdens de productie van klinker en cement komt nu eenmaal koolstofdioxide vrij”, aldus Peigneux. Is het dan wel realistisch om nog maar te denken aan termen als net-zero? Toch wel, want de onoverkomelijke CO2-uitstoot staat niet gelijk aan een continue vervuiling. Het is namelijk mogelijk om de natuurlijk vrijgekomen CO2-uitstoot op te vangen en nadien te hergebruiken. Heidelberg Materials werkt hiervoor aan een erg ambitieus project. Het zogenoemde Arthemis-project zal, eens operationeel, jaarlijks ongeveer 800.000 ton CO2 uit het cementproductieproces afvangen. 

“We zijn van plan om de Antoing-fabriek van onze Belgische dochteronderneming CBR uit te rusten met een innovatieve hybride koolstofafvangeenheid. Antoing is een ultramoderne cementfabriek met een van de best presterende ovens ter wereld op het gebied van specifieke CO2-emissies, die onlangs is gemoderniseerd en klaar is om te worden gebruikt voor het project zonder verdere aanpassingen. Het innovatieve OxyCal-concept van de tweede generatie combineert de beproefde oxyfuel- en amine-afvangtechnologie in een hybride unit die geen extra voorverwarmtoren meer nodig heeft. Dit betekent een aanzienlijke vermindering van de behoefte aan constructiestaal en beton. Eenmaal operationeel zal het project de CO2-uitstoot van Antoing met meer dan 97 procent verminderen”, verduidelijkt Peigneux.

Om in de bouwindustrie milieuvriendelijker te werk te gaan, is het nodig om een zorgvuldig stappenplan te volgen. Klinker is het hoofdbestanddeel van cement, en cement is op haar beurt het hoofdbestanddeel van beton. Wil je de vervuiling van de betonproductie aanpakken? Dan start je bij klinker. “Vroeger werd cement voor 95 procent vervaardigd vanuit klinker. Dat is een extreme hoeveelheid. Nu is dat nog slechts 60 procent, met dank aan de nodige R&D. Dit principe geldt op dezelfde manier voor het ontwikkelen van beton. Indien je cement kunt aanvullen met complementaire materialen met dezelfde kenmerken zul je uiteindelijk veel minder cement en daarbij ook minder klinker nodig hebben voor de uiteindelijke productie van beton. Dit alles zorgt ook voor een veel lagere CO2-uitstoot”, haalt Peigneux aan.

Circulaire samenwerking

De cementindustrie milieuvriendelijker maken is niet enkel een verhaal van onderzoek en groene investeringen, maar ook van circulariteit. De cementindustrie kan grondstoffen uit andere industrieën hergebruiken en op haar beurt elementen doorgeven. “Kool is de meest vanzelfsprekende grondstof voor het opwekken van energie. Het voordeel van kool is dat je er een stabiele vlam mee kunt creëren die je makkelijk kunt controleren. Het grote nadeel is natuurlijk de vervuilende factor. Twee volwaardige alternatieven hiervoor zijn energie uit niet-recycleerbare materialen en uit biomaterialen. Het is een win-win: wij gebruiken geen zwaar vervuilende brandstoffen en onze partners dienen hun afvalstoffen niet naar een stortplaats te brengen”, zegt Peigneux. 

Aan de andere kant van het spectrum is de cementindustrie het ideale doorgeefluik van CO2 naar andere sectoren toe. De procesemissie tijdens de productie van klinker is nu eenmaal onoverkomelijk, maar het is wel perfect mogelijk om de uitstoot op te vangen en op te slaan. De zuivere CO2 komt hierbij niet in de atmosfeer terecht en kan op een circulaire manier hergebruikt worden door andere producenten. 

Het is zeker een uitdaging om je als bedrijf in te zetten voor CO2-neutraliteit en circulariteit, zeker in een sector waar je onvermijdelijk wordt geconfronteerd met erg grote hoeveelheden CO2-uitstoot, maar het is niet onmogelijk, zo blijkt.