Kalk ist für Zement, Mörtel, Putz, Stahl, Landwirtschaft und zahlreiche chemische Prozesse unverzichtbar. Bei seiner Herstellung wird jedoch selbst dann Kohlendioxid freigesetzt, wenn der Ofen vollständig mit erneuerbarer Energie betrieben wird. Forschende des Fraunhofer IKTS haben deshalb eine Anlage entwickelt, die das prozessbedingte CO₂ auffängt, in Methan umwandelt und schließlich als festen Kohlenstoff nutzbar macht.
Das Wichtigste in Kürze
- Kalkstein besteht überwiegend aus Calciumcarbonat und wird bei hohen Temperaturen zu Branntkalk verarbeitet.
- Beim Brennen wird Kohlendioxid direkt aus dem Rohstoff freigesetzt.
- Ein elektrischer Ofen reduziert Brennstoffemissionen, verhindert aber nicht die rohstoffbedingten Prozessemissionen.
- Die Fraunhofer-Anlage fängt das konzentrierte CO₂ in einem abgedichteten Elektroofen auf.
- In einem Membranreaktor reagiert das CO₂ mit grünem Wasserstoff zu Methan.
- Das Methan wird anschließend durch Pyrolyse in Wasserstoff und festen Kohlenstoff zerlegt.
- Der zurückgewonnene Wasserstoff kann erneut im Prozess verwendet werden.
- Der feste Kohlenstoff soll als industrieller Rohstoff oder für geeignete landwirtschaftliche Anwendungen genutzt werden.
- Als nächster Schritt ist die Übertragung der Technik auf einen industriellen Maßstab vorgesehen.
Ein unscheinbarer Rohstoff mit enormer Bedeutung
Kalk gehört zu den ältesten von Menschen genutzten Baustoffen. Bereits in frühen Hochkulturen wurden kalkhaltige Bindemittel für Mörtel, Wandbeschichtungen und Bauwerke eingesetzt. Bis heute ist Kalk aus der modernen Industrie kaum wegzudenken.
Im Bauwesen wird Kalk unter anderem für Innen- und Außenputze, Mörtel, Kalksandsteine und Porenbeton benötigt. Gleichzeitig ist Kalkstein eine zentrale Rohstoffkomponente bei der Herstellung von Zementklinker. Doch die Einsatzgebiete reichen weit über Gebäude hinaus.
Bauwesen
Kalk wird in Putzen, Mörteln, Kalksandsteinen, Porenbeton und zahlreichen Spezialbaustoffen eingesetzt.
Zementproduktion
Kalkhaltige Rohstoffe bilden den wichtigsten Ausgangspunkt für die Herstellung von Zementklinker.
Stahlindustrie
Branntkalk hilft dabei, unerwünschte Begleitstoffe zu binden und Schlacken zu bilden.
Umweltschutz
Kalkprodukte werden beispielsweise zur Neutralisation saurer Abwässer und zur Rauchgasreinigung verwendet.
Landwirtschaft
Landwirtschaftlicher Kalk kann saure Böden neutralisieren und die Bodenstruktur beeinflussen.
Chemische Industrie
Calciumoxid und Calciumhydroxid dienen als Grundstoffe für zahlreiche chemische und technische Verfahren.
Die enorme Bandbreite der Anwendungen macht deutlich, warum die Industrie Kalk nicht einfach durch einen einzigen anderen Stoff ersetzen kann. Eine Dekarbonisierung muss daher möglichst direkt beim Herstellungsverfahren ansetzen.
Warum die Kalkproduktion so viel Kohlendioxid freisetzt
Ausgangspunkt der Kalkproduktion ist gewöhnlich Kalkstein, der überwiegend aus Calciumcarbonat besteht. Im Kalkofen wird das Gestein auf Temperaturen von ungefähr 900 Grad Celsius oder mehr erhitzt. Dabei zerfällt das Calciumcarbonat in Calciumoxid, den sogenannten Branntkalk, und Kohlendioxid.
Diese Reaktion wird auch als Calcinierung, Entsäuerung oder Decarbonatisierung bezeichnet. Das freigesetzte CO₂ stammt dabei nicht aus dem Brennstoff, sondern aus dem Rohmaterial selbst. Der Kohlenstoff war zuvor chemisch im Kalkstein gebunden.
Hinzu kommen energetisch bedingte Emissionen. Ein traditioneller Kalkofen benötigt große Mengen Wärme und wird beispielsweise mit Erdgas, Kohle oder anderen Brennstoffen betrieben. Bei einer konventionellen Anlage entstehen deshalb zwei verschiedene Emissionsquellen.
Rohstoffbedingte Emissionen
Das Calciumcarbonat setzt beim Brennen zwangsläufig CO₂ frei. Diese Emissionen entstehen aufgrund der chemischen Reaktion und lassen sich nicht durch einen einfachen Brennstoffwechsel vermeiden.
Energiebedingte Emissionen
Zusätzliche Treibhausgase entstehen, wenn fossile Brennstoffe die erforderliche Prozesswärme erzeugen. Dieser Anteil lässt sich durch Elektrifizierung und erneuerbare Energien deutlich reduzieren.
Fraunhofer weist darauf hin, dass die Abgase von Kalkwerken häufig einen CO₂-Anteil von mehr als 40 Prozent erreichen. In Zementwerken können es demnach bis zu 33 Prozent sein. Die vergleichsweise hohe Konzentration ist einerseits ein Klimaproblem, kann andererseits aber die technische Abscheidung und Weiterverarbeitung des Kohlendioxids erleichtern.
Warum erneuerbarer Strom das Problem nicht allein löst
Ein naheliegender Schritt zur Dekarbonisierung ist die Elektrifizierung des Kalkofens. Wird die Wärme mit Strom aus Windenergie, Photovoltaik oder Wasserkraft erzeugt, lassen sich die direkten Emissionen aus fossilen Brennstoffen weitgehend vermeiden.
Das beim Zerfall des Calciumcarbonats entstehende CO₂ bleibt jedoch bestehen. Selbst ein vollständig erneuerbar betriebener Elektroofen würde dieses Gas freisetzen, sofern es nicht aufgefangen und dauerhaft gebunden oder weiterverwendet wird.
Genau an diesem Punkt setzt das vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt geförderte Projekt „Grüner Kalk“ an. Die Forschenden wollen den Kalk nicht durch einen anderen Baustoff ersetzen, sondern den unvermeidbaren Kohlenstoffstrom technisch nutzbar machen.
So funktioniert das Verfahren „Grüner Kalk“
Das Anlagenkonzept verbindet mehrere technische Schritte. Zunächst wird Kalkstein in einem abgedichteten elektrischen Ofen gebrannt. Das bei der Reaktion entstehende Kohlendioxid wird nicht mit großen Mengen Umgebungsluft verdünnt und anschließend über einen Schornstein abgegeben. Stattdessen entsteht eine stark CO₂-haltige Atmosphäre, die gezielt weitergeleitet werden kann.
Schleusensysteme ermöglichen es, Kalkstein in den Ofen einzubringen und den erzeugten Branntkalk wieder zu entnehmen, ohne dass ständig große Mengen Außenluft in die Anlage gelangen. Nach Angaben des IKTS kann auf diese Weise eine Prozessatmosphäre mit mehr als 80 Volumenprozent Kohlendioxid entstehen.
Das aufgefangene Gas gelangt anschließend in den Membranreaktor. Dort wird grüner Wasserstoff kontrolliert zugeführt. Auf einem Katalysator reagieren Kohlendioxid und Wasserstoff zu Methan und Wasser. Dieser Reaktionsschritt wird als Methanisierung bezeichnet.
Nach der Methanisierung wird das im Produktstrom enthaltene Wasser entfernt. Das verbleibende Methan gelangt danach in eine Pyrolyseeinheit. Dort wird es bei hoher Temperatur und unter weitgehendem Ausschluss von Sauerstoff wieder zerlegt.
Welche Aufgabe übernimmt der Membranreaktor?
Ein Membranreaktor kombiniert eine chemische Reaktion mit einer kontrollierten Stoffzufuhr oder Stofftrennung. Die Membran ist dabei keine einfache Filterfolie, sondern ein speziell entwickeltes technisches Bauteil, das unter definierten Druck- und Temperaturbedingungen arbeitet.
Im Projekt „Grüner Kalk“ wird der Wasserstoff über eine druckgeregelte Dosierung gezielt in den Reaktionsraum eingebracht. Dadurch lässt sich sein Verhältnis zum Kohlendioxid entlang des Reaktors kontrollieren. Das ist wichtig, damit die katalytische Reaktion möglichst vollständig und selektiv in Richtung Methan verläuft.
Eine ungleichmäßige Wasserstoffverteilung könnte zu Bereichen führen, in denen zu wenig oder zu viel Wasserstoff vorhanden ist. Dies kann die Umsetzung verschlechtern, unerwünschte Nebenreaktionen fördern oder den Katalysator weniger effizient nutzen. Die Membrantechnik soll deshalb nicht nur Gas transportieren, sondern den gesamten Reaktionsverlauf optimieren.
Kontrollierte Dosierung
Wasserstoff wird entlang des Reaktors gezielt und druckabhängig in den Gasstrom eingebracht.
Hohe Selektivität
Die Betriebsbedingungen sollen die gewünschte Methanbildung gegenüber Nebenreaktionen begünstigen.
Kompakte Bauweise
Reaktion und Stoffführung werden in einer vergleichsweise kompakten Reaktoreinheit kombiniert.
Breites Betriebsfenster
Das Konzept lässt sich an unterschiedliche Durchsätze und Gaszusammensetzungen anpassen.
Skalierbarkeit
Mehrere Reaktoreinheiten könnten modular aufgebaut und auf industrielle Kapazitäten erweitert werden.
Wärmenutzung
Bei geeigneter Anlagenintegration könnte nutzbare Prozesswärme oberhalb von 200 Grad Celsius zurückgewonnen werden.
Chemische oder biologische Methanisierung?
Im Forschungsprojekt wurden nach Angaben des IKTS zwei unterschiedliche Wege zur Methanbildung betrachtet. Bei der biologischen Methanisierung übernehmen spezialisierte Mikroorganismen aus der Gruppe der Archaeen die Umsetzung von Wasserstoff und Kohlendioxid.
Der zweite Ansatz ist die chemisch-katalytische Methanisierung im Membranreaktor. Das IKTS hebt bei diesem Konzept die kompaktere Bauweise, einen größeren nutzbaren Betriebsbereich und eine gute Skalierbarkeit hervor. Zudem arbeitet der chemische Prozess bei höheren Temperaturen, wodurch sich Möglichkeiten zur Wärmerückgewinnung ergeben.
| Merkmal | Biologische Methanisierung | Chemisch-katalytischer Membranreaktor |
|---|---|---|
| Reaktionsprinzip | Mikroorganismen wandeln CO₂ und Wasserstoff in Methan um. | Ein Katalysator ermöglicht die chemische Methanbildung. |
| Temperaturbereich | Vergleichsweise niedrige Temperaturen | Höhere Reaktionstemperaturen |
| Anlagengröße | Kann größere Reaktionsvolumen benötigen | Nach IKTS-Angaben kompakterer Aufbau |
| Betriebsflexibilität | Biologische Systeme reagieren empfindlich auf starke Schwankungen. | Breiteres Betriebsfenster bei Durchsatz und Stoffverhältnis |
| Wärmerückgewinnung | Nur auf niedrigem Temperaturniveau | Potenzial für nutzbare Wärme oberhalb von 200 °C |
Aus Methan werden Wasserstoff und fester Kohlenstoff
Würde das erzeugte Methan später verbrannt, würde der zuvor gebundene Kohlenstoff erneut als CO₂ in die Atmosphäre gelangen. Das Projekt verfolgt deshalb einen anderen Weg: Das Methan wird pyrolysiert.
Bei der Methanpyrolyse zerfällt Methan in seine beiden Bestandteile. Es entstehen gasförmiger Wasserstoff und fester elementarer Kohlenstoff. Weil kein Sauerstoff an der Reaktion beteiligt ist, wird bei diesem Schritt idealerweise kein Kohlendioxid gebildet.
Der zurückgewonnene Wasserstoff wird erneut in den Anlagenkreislauf eingespeist. Dadurch sinkt die Menge an frischem grünem Wasserstoff, die von außen bereitgestellt werden muss. Vollständig geschlossen ist der Wasserstoffkreislauf allerdings nicht, da bei der vorherigen Methanisierung ein Teil des Wasserstoffs zusammen mit Sauerstoff zu Wasser reagiert.
Fasst man Methanisierung und Pyrolyse theoretisch zusammen und berücksichtigt den zurückgeführten Wasserstoff, ergibt sich vereinfacht folgende Nettoreaktion:
Das gasförmige Kohlendioxid wird damit in einen festen Kohlenstoff überführt. Dieser lässt sich einfacher lagern, transportieren und stofflich verwenden als ein verdünnter industrieller Abgasstrom.
Branntkalk
Das eigentliche Hauptprodukt der Anlage wird weiterhin für Bauwirtschaft, Industrie und Umwelttechnik bereitgestellt.
Wasserstoff
Ein Teil des Wasserstoffs wird bei der Pyrolyse zurückgewonnen und erneut für die Methanisierung verwendet.
Fester Kohlenstoff
Der erzeugte elementare Kohlenstoff kann abhängig von Reinheit, Struktur und Zulassung als industrieller Rohstoff genutzt werden.
Was ist Carbon Black?
Der bei der Pyrolyse entstehende Kohlenstoff wird von Fraunhofer als Carbon Black bezeichnet. Dieser englische Begriff steht allgemein für sehr feinteilige, überwiegend elementare Kohlenstoffmaterialien.
Ob der Kohlenstoff für eine bestimmte industrielle Anwendung geeignet ist, hängt jedoch von seiner Qualität ab. Wichtige Eigenschaften sind unter anderem Partikelgröße, Oberfläche, Reinheit, Struktur und der Anteil möglicher Begleitstoffe.
Fraunhofer nennt die chemische Industrie sowie landwirtschaftliche Anwendungen als mögliche Absatzbereiche. Für eine Nutzung im Boden müssten Produktqualität, Umweltwirkung und rechtliche Zulassung sorgfältig geprüft werden. Fester Kohlenstoff ist nicht automatisch mit Pflanzenkohle gleichzusetzen und auch nicht ohne Weiteres als Düngemittel geeignet.
Wie leistungsfähig ist die bisherige Versuchsanlage?
Das Anlagenkonzept wurde beim Projektpartner HySON – Institut für Angewandte Wasserstoffforschung Sonnenberg erprobt. Fraunhofer IKTS entwickelte und realisierte dabei das System rund um den Membranreaktor. Das Unternehmen Johann Bergmann beziehungsweise Bergmann Kalk führte die Entwicklung des elektrischen Ofens an.
Abhängig von der gewählten Prozesskonfiguration erreichte der Membranreaktor nach Angaben des IKTS CO₂-Umsetzungsgrade von ungefähr 85 Prozent bis zu mehr als 99 Prozent. Die Selektivität für das gewünschte Produkt Methan lag unter den vorgesehenen Betriebsbedingungen bei mehr als 99 Prozent.
Ein hoher Umsetzungsgrad bedeutet, dass ein großer Anteil des in den Reaktor eingebrachten Kohlendioxids reagiert. Eine hohe Selektivität besagt, dass dabei überwiegend das gewünschte Methan und nur ein geringer Anteil unerwünschter Nebenprodukte entsteht.
Diese Labor- und Pilotwerte sind technisch vielversprechend. Sie sagen jedoch noch nicht automatisch aus, wie effizient, kostengünstig und dauerhaft eine große Industrieanlage arbeiten wird. Im industriellen Dauerbetrieb kommen weitere Anforderungen hinzu, darunter Materialverschleiß, schwankende Rohstoffqualität, Wartungsbedarf und die Integration in bestehende Produktionslinien.
Carbon Capture and Utilization statt Abgasentsorgung
Das Projekt folgt dem Prinzip Carbon Capture and Utilization, abgekürzt CCU. Dabei wird Kohlendioxid aus einem industriellen Prozess abgeschieden und anschließend als Rohstoff genutzt.
CCU unterscheidet sich von Carbon Capture and Storage, kurz CCS. Bei CCS wird das abgeschiedene Kohlendioxid verdichtet, transportiert und beispielsweise in geeigneten tiefen geologischen Formationen gespeichert. Das CO₂ soll dort möglichst dauerhaft von der Atmosphäre getrennt bleiben.
| Ansatz | Grundprinzip | Zentrale Fragestellung |
|---|---|---|
| CCU | CO₂ wird abgeschieden und in ein Produkt oder einen neuen Rohstoff umgewandelt. | Wie lange bleibt der Kohlenstoff gebunden und welche Primärrohstoffe werden ersetzt? |
| CCS | CO₂ wird abgeschieden und in geologischen Formationen gespeichert. | Wie sicher und dauerhaft bleibt das Gas im Speicher eingeschlossen? |
| Direkte Vermeidung | Ein Verfahren wird so verändert, dass von Anfang an weniger oder kein CO₂ entsteht. | Ist eine vollständige Vermeidung bei rohstoffbedingten Prozessemissionen chemisch möglich? |
Bei Kalk ist eine direkte vollständige Vermeidung besonders schwierig, weil das CO₂ während der notwendigen Umwandlung des Calciumcarbonats entsteht. Eine Nutzung oder Speicherung des Kohlenstoffs kann daher eine wichtige Ergänzung zur Elektrifizierung bilden.
Das Besondere am Fraunhofer-Konzept ist, dass der Kohlenstoff nicht nur vorübergehend in einem gasförmigen Energieträger gebunden bleiben soll. Durch die anschließende Pyrolyse entsteht ein festes Material, das potenziell über längere Zeiträume genutzt oder gelagert werden kann.
Unter welchen Bedingungen ist der Kalk wirklich klimaneutral?
Die Formulierung „klimaneutrale Kalkproduktion“ beschreibt das technologische Ziel des Projekts. Ob eine konkrete Industrieanlage in ihrer gesamten Klimabilanz tatsächlich klimaneutral arbeitet, hängt jedoch von mehreren Voraussetzungen ab.
1. Erneuerbarer Strom
Der elektrische Kalkofen verbraucht große Mengen Hochtemperaturwärme. Auch Verdichter, Pumpen, Gasaufbereitung und Pyrolyse benötigen elektrische oder thermische Energie. Je emissionsärmer der verwendete Strom ist, desto besser fällt die Klimabilanz aus.
2. Tatsächlich grüner Wasserstoff
Wird der benötigte Wasserstoff durch Elektrolyse mit erneuerbarem Strom hergestellt, kann er vergleichsweise emissionsarm sein. Wasserstoff aus Erdgas ohne wirksame CO₂-Abscheidung würde dagegen einen erheblichen fossilen Fußabdruck in den Prozess einbringen.
3. Dauerhafte oder hochwertige Kohlenstoffnutzung
Der Klimaeffekt hängt davon ab, was später mit dem festen Kohlenstoff geschieht. Wird er in einem langlebigen Produkt eingesetzt oder dauerhaft stabil gelagert, bleibt der Kohlenstoff der Atmosphäre entzogen. Wird er später verbrannt oder rasch oxidiert, entsteht erneut CO₂.
4. Ersatz anderer Rohstoffe
Besonders vorteilhaft kann das Verfahren sein, wenn der gewonnene Kohlenstoff ein Material ersetzt, das sonst mit hohen Emissionen aus fossilen Rohstoffen hergestellt würde. Hierfür müssen Qualität und Marktbedarf des Kohlenstoffprodukts jedoch zusammenpassen.
5. Vollständige Lebenszyklusanalyse
Für eine belastbare Bewertung müssen auch Bau und Wartung der Anlage, die Herstellung von Membranen und Katalysatoren, Rohstofftransporte, mögliche Methanverluste sowie die spätere Nutzung des Kohlenstoffs berücksichtigt werden.
Der nächste Schritt: vom Forschungsreaktor zum Kalkwerk
Das Reaktorprinzip wurde bereits in einer Versuchsanlage erfolgreich erprobt. Nun möchten die Projektpartner die Technik gemeinsam mit Industrieunternehmen in einen größeren Maßstab überführen.
Dieser Schritt ist anspruchsvoll. Ein industrielles Kalkwerk produziert nicht nur wenige Kilogramm, sondern häufig Hunderte oder Tausende Tonnen Material. Entsprechend groß sind die Gasströme, der Energiebedarf und die Anforderungen an einen zuverlässigen Dauerbetrieb.
Größere Gasströme
Der Membranreaktor muss sehr große Mengen CO₂ und Wasserstoff sicher und gleichmäßig verarbeiten.
Membranstabilität
Membranmaterialien müssen Druck, Temperatur, Feuchtigkeit und möglichen Verunreinigungen langfristig standhalten.
Katalysatorlebensdauer
Der Katalysator darf durch Schwefelverbindungen, Staub oder andere Bestandteile des Gasstroms nicht schnell deaktiviert werden.
Wasserstoffversorgung
Große Anlagen benötigen erhebliche Mengen an verlässlich verfügbarem und bezahlbarem grünem Wasserstoff.
Pyrolysekapazität
Die Methanpyrolyse muss kontinuierlich arbeiten und den entstehenden festen Kohlenstoff zuverlässig austragen.
Absatz des Kohlenstoffs
Für große Produktionsmengen müssen geeignete Qualitätsstandards, Anwendungen und Märkte entwickelt werden.
Wärmeintegration
Abwärme aus Methanisierung und Pyrolyse sollte möglichst effizient innerhalb des Werks genutzt werden.
Wirtschaftlichkeit
Investitionskosten, Strompreise, Wasserstoffkosten und mögliche CO₂-Abgaben bestimmen die Wettbewerbsfähigkeit.
Sicherheitskonzept
Wasserstoff und Methan erfordern gasdichte Anlagen, Überwachung und umfangreiche Explosionsschutzmaßnahmen.
Auch der Markt für den festen Kohlenstoff ist ein wichtiger Faktor. Ein großes Kalkwerk könnte beträchtliche Mengen erzeugen. Der Kohlenstoff muss deshalb eine gleichbleibende und verkaufsfähige Qualität besitzen. Andernfalls würde aus einem wertvollen Nebenprodukt ein Materialstrom, der gelagert oder entsorgt werden müsste.
Welche Bedeutung könnte das Verfahren für die Zementindustrie haben?
Die Kalkproduktion ist eng mit der Zementherstellung verwandt. Bei der Herstellung von Zementklinker werden ebenfalls calciumcarbonathaltige Rohstoffe erhitzt. Auch dort entsteht ein erheblicher Anteil der Emissionen direkt bei der chemischen Entsäuerung des Rohmaterials.
Fraunhofer sieht deshalb nicht nur Anwendungen in reinen Kalkwerken. Das Prinzip könnte auch für Zementwerke, Abfallwirtschaft und weitere industrielle Prozesse interessant sein, bei denen konzentrierte CO₂-Ströme anfallen.
Eine direkte Übertragung ist allerdings nicht automatisch möglich. Zementabgase enthalten unterschiedliche Stoffe, Staub und weitere Komponenten. Reaktoren, Katalysatoren und Gasreinigung müssten an die jeweilige industrielle Umgebung angepasst werden.
Kreislaufwirtschaft auf molekularer Ebene
Das Projekt „Grüner Kalk“ steht beispielhaft für eine neue Form industrieller Kreislaufwirtschaft. Im Mittelpunkt stehen nicht nur gebrauchte Produkte, die gesammelt und recycelt werden. Stattdessen werden bereits innerhalb des Produktionsprozesses einzelne Moleküle und Elemente in Kreisläufen geführt.
Aus dem Kalkstein wird Branntkalk. Das dabei frei werdende CO₂ dient als Kohlenstoffquelle für Methan. Das Methan wird anschließend in Wasserstoff und festen Kohlenstoff aufgespalten. Ein Teil des Wasserstoffs fließt zurück in die Methanisierung.
Der ehemals unerwünschte Abgasstrom wird damit zum Ausgangspunkt einer zweiten Wertschöpfungskette. Das Kalkwerk produziert nicht mehr ausschließlich Kalk, sondern potenziell auch einen festen Kohlenstoffrohstoff und wiederverwendbaren Wasserstoff.
Fazit: Aus einer unvermeidbaren Emission soll ein Produkt werden
Kalk gehört zu den grundlegenden Rohstoffen moderner Gesellschaften. Seine Herstellung verursacht jedoch große Mengen Kohlendioxid, die nicht allein durch einen Wechsel zu erneuerbarer Energie verschwinden. Der Kohlenstoff wird beim Brennen direkt aus dem Kalkstein freigesetzt.
Der am Fraunhofer IKTS entwickelte Ansatz verbindet deshalb einen abgedichteten elektrischen Kalkofen mit einer chemisch-katalytischen Methanisierung und einer anschließenden Methanpyrolyse. Das CO₂ wird zunächst mit grünem Wasserstoff in Methan und anschließend in festen Kohlenstoff umgewandelt. Ein Teil des Wasserstoffs kann in den Prozess zurückgeführt werden.
Die Versuchsanlage hat hohe Umsetzungsgrade und eine sehr hohe Selektivität für Methan erreicht. Damit ist ein wichtiger technischer Nachweis erbracht. Offen bleibt, wie wirtschaftlich, energieeffizient und dauerhaft das Verfahren in einem vollständigen industriellen Kalkwerk betrieben werden kann.
Gelingt die Skalierung und wird die Anlage mit erneuerbarer Energie und grünem Wasserstoff versorgt, könnte die Technologie einen bedeutenden Beitrag zur Dekarbonisierung einer Branche leisten, deren Prozessemissionen sich chemisch kaum vermeiden lassen.
Quellen und weiterführende Informationen
Fraunhofer-Gesellschaft:
„Grüner Kalk: CO₂-Emissionen in der Baustoffindustrie senken“, Forschung Kompakt, 1. Juli 2026.
Offizielle Presseinformation öffnen
Fraunhofer IKTS – ausführliche Projektbeschreibung:
„Green Lime – Membrane Reactor for Process Optimization in the CO₂-Intensive Building Materials Industry“.
Technische Projektseite öffnen
Fraunhofer IKTS – deutsche Pressemitteilung:
„Grüner Kalk: CO₂-Emissionen in der Baustoffindustrie senken“.
Pressemitteilung des Instituts öffnen
Umweltbundesamt:
„Umweltauswirkungen der stofflichen Nutzung von CO₂“, Abschlussbericht mit Informationen zu Kalkproduktion, Prozessemissionen und CCU-Verfahren.
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Dieser Beitrag ist eine eigenständige deutschsprachige Aufbereitung der genannten Quellen. Die Erläuterungen zu Chemie, Kreislaufführung, industrieller Skalierung und Klimabilanz dienen der wissenschaftlichen Einordnung des Forschungsprojekts.
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