Elektrochemische Herstellung von Zement
Wissenschaftler haben eine elektrochemische Methode entwickelt, um Zement herzustellen. Möglicherweise kann so die Zementproduktion zukünftig allein durch erneuerbare Energien betrieben werden.
Forscher haben kürzlich einen elektrochemischen Prozess demonstriert, bei dem mittels Neutralwasserelektrolyse ein pH-Gradient erzeugt wird, bei dem CaCO3 bei niedrigem pH-Wert dekarbonisiert und Ca(OH)2 bei hohem pH-Wert herbeigeführt wird, wobei gleichzeitig ein hochreines O2/CO2-Gasgemisch (1:2 Molverhältnis bei stöchiometrischem Betrieb) an der Anode und H2 an der Kathode erzeugt wird. Sie belegen, dass sich das feste Ca(OH)2-Produkt leicht zersetzt und mit SiO2 zu Alit reagiert, dem Hauptbestandteil der zementartigen Phase im Portlandzement.
Nutzung des entstehenden Wasserstoffes als Brennmaterial
Bei der elektrochemischen Kalzinierung entstehen konzentrierte Gasströme, aus denen CO2 leicht abgetrennt und abgesondert werden kann. H2 und/oder O2 können zur Erzeugung von elektrischer Energie mittels Brennstoffzellen oder Brennkammern verwendet werden. O2 kann als Bestandteil von Oxyfuel im Zementofen verwendet werden, um die Effizienz zu verbessern und die CO2-Emissionen zu senken, oder die Abgase können für andere Wertschöpfungsprozesse wie die Herstellung von flüssigem Brennstoff verwendet werden.
Die Analyse zeigt, dass, wenn der vom Reaktor erzeugte Wasserstoff zur Beheizung des Hochtemperaturofens verwendet würde, der elektrochemische Zementprozess ausschließlich mit erneuerbarem Strom betrieben werden könnte.
Die Studie wurde veröffentlicht in: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), September 16, 2019.