Ziel der Entwicklung
Die Baustoffindustrie steht vor der Herausforderung, den CO₂-Ausstoß von Zementen zu reduzieren und gleichzeitig den Rückgang etablierter Klinkerersatzstoffe wie Hüttensand und Steinkohlenflugasche auszugleichen. Ziel des Projektes ist daher die Entwicklung und Inbetriebnahme einer kleinindustriellen Pilotanlage zur Flash-Kalzinierung, mit der mineralische Rest- und Recyclingstoffe gezielt zu leistungsfähigen Klinkerersatzstoffen (SCMs) aufbereitet werden können. Durch die industrienahe Erprobung der Technologie sollen technische Schwachstellen identifiziert, Prozessparameter optimiert und die Grundlage für eine industrielle Markteinführung geschaffen werden. Langfristig soll die Technologie zur Herstellung CO₂-armer Bindemittel und zur Schließung von Stoffkreisläufen beitragen. Die Entwicklung adressiert insbesondere die steigende Nachfrage der Zement- und Betonindustrie nach nachhaltigen und wirtschaftlichen Alternativen zu herkömmlichen Bindemitteln.
Vorteile und Lösungen
Zur Erreichung der Projektziele wurde eine klein-industrielle Pilotanlage zur Flash-Kalzinierung entwickelt und in Betrieb genommen. Bei dem Prozess werden mineralische Primär- und Sekundärrohstoffe für kurze Zeit hohen Temperaturen ausgesetzt und dadurch gezielt thermisch aktiviert. Die entstehenden Produkte können als Klinkerersatzstoffe (SCMs) in zementgebundenen Baustoffen eingesetzt werden und tragen zur Reduzierung des Zementklinkeranteils bei.
Im Rahmen des Projekts wurden unterschiedliche Rohstoffe sowie wesentliche Prozessparameter wie Temperatur, Verweilzeit und Materialdurchsatz untersucht und optimiert. Dadurch konnte die Produktqualität, die Energieeffizienz und die technische Auslegung der Anlage bewertet und verbessert werden. Gleichzeitig diente die Pilotanlage dazu, verfahrenstechnische Schwachstellen frühzeitig zu identifizieren und Lösungen für einen späteren industriellen Einsatz zu entwickeln.
Der Lösungsansatz ermöglicht die Nutzung bislang wenig genutzter Rohstoffe und schafft eine nachhaltige Alternative zu rückläufig verfügbaren Betonzusatzstoffen wie Flugasche und Hüttensand. Darüber hinaus werden wichtige Erkenntnisse für die industrielle Umsetzung und Markteinführung der Flash-Kalzinierungstechnologie gewonnen und die Grundlage für die Herstellung CO₂-armer Bindemittel der Zukunft geschaffen.
Zielgruppe und Zielmarkt
Die Zielgruppen des Vorhabens sind vor allem die Zement- und Betonindustrie, Hersteller alternativer Bindemittel und Betonzusatzstoffe sowie Unternehmen der Recycling- und Baustoffbranche. Darüber hinaus richtet sich die Entwicklung an national und international tätige Maschinen- und Anlagenbauer im Bereich thermischer Verfahrenstechnik. Anwender profitieren von der Möglichkeit, mineralische Roh- und Recyclingstoffe als hochwertige Klinkerersatzstoffe (SCMs) einzusetzen. Dadurch können natürliche Rohstoffe geschont, CO₂-Emissionen reduziert und die Abhängigkeit von zunehmend knappen klassischen Zuschlagstoffen wie Hüttensand und Steinkohlenflugasche verringert werden. Der Transfer der FuE-Ergebnisse erfolgt über die Erprobung der Technologie unter praxisnahen Bedingungen, die Zusammenarbeit mit Industriepartnern sowie die Bereitstellung von Prozess- und Anwendungsdaten für eine spätere industrielle Umsetzung. Die Pilotanlage dient dabei als Demonstrations- und Entwicklungsplattform für zukünftige Anwender. Für die Einrichtung werden wirtschaftliche Effekte durch die Entwicklung neuer Technologien, die Erweiterung des Leistungsportfolios sowie durch Forschungs- und Entwicklungskooperationen mit Industrieunternehmen erwartet. Erste Anwendungsbeispiele finden sich bereits in neuartigen Bindemitteln und Komposit-Zementen mit reduziertem Klinkeranteil, bei denen kalzinierte mineralische Rohstoffe als wesentlicher Bestandteil eingesetzt werden.
