Zementindustrie kämpft mit Luftschadstoffen
VDI nachrichten, Düsseldorf, 4. 4. 08, swe – Stickoxide in der Luft sollen bis 2010 drastisch reduziert werden. Neben Verkehr und Energieerzeugung gilt die Zementindustrie als Hauptverursacher des Luftschadstoffes. Die Branche könnte mit den neuen Grenzwerten Probleme bekommen. Dabei gibt es fortschrittliche Katalysatortechniken, mit denen die in den Zementöfen entstehenden Stickoxide (NOx) reduziert werden könnten.
Obschon in Deutschland bis 2005 die NOx-Emissionen gegenüber 1990 halbiert wurden, „ist derzeit absehbar, dass es in Deutschland noch großer Anstrengungen bedarf, um die 2010 geltenden NOx-Emissionsobergrenzen einzuhalten“, so Christian Tebert vom Institut für Ökologie und Politik in Hamburg.
Durch das Göteborg-Protokoll und die EU-NEC-Richtlinie ist Deutschland verpflichtet, bis 2010 Obergrenzen bei der Freisetzung von Luftschadstoffen, wie Stickstoffoxiden einzuhalten. In der EU-NEC-Richtlinie wurden für die klassischen Luftschadstoffe nationale Emissionshöchstmengen (NEC: National Emission Ceilings) festgesetzt.
Neben dem Verkehr stammen Stickoxidemissionen vor allem aus der Industrie: Außer der Energiewirtschaft ist die Zementindustrie hieran mit einem Drittel (ca. 35 000 Jahrestonnen), beteiligt – überwiegend mit der Zementklinkerproduktion.
Oft wird die in Zementöfen benötigte Hitze bereits zu mehr als 60 % durch Abfall erzeugt – vorwiegend mit Altreifen, Altöl, Alt-Lösemittel, Tiermehl, Tierfett oder Fluff, ein einblasbarer Sekundärrohstoff aus Abfällen. Ab 60 % Abfalleinsatz müssen Zementwerke hierzulande seit dem 30. 10. 2007 für den Abfallanteil dieselben NOx-Grenzwerte wie die Müllverbrennung einhalten, nämlich 320 mg/m3 NOx bei 60 % Abfalleinsatz bis 200 mg/m3 NOx bei 100 % Abfalleinsatz. Dies ist weit strenger als die EU-Vorgaben.
Zwar wird zur Stickstoffminderung der Zementöfen seit den 90er Jahren die SNCR-Abgasreinigung, die selektive nichtkatalytische Reduktion eingesetzt, bei der Ammoniak oder Harnstoff in die Anlage gedüst wird. Doch die strengen Grenzwerte werden dabei längst nicht immer erreicht.
„Nicht in jeder Anlage steht eine ausreichend lange Reaktionsstrecke im optimalen Temperaturbereich zur Verfügung“, weiß Christian Tebert, dessen Institut sich im Rahmen einer aktuellen Studie für das Umweltbundesamt über „Abfalleinsatz, Staub- und NOx-Emissionen in der deutschen Zementindustrie“ mit dem Thema befasst hat.
Viele Unternehmen versuchen sich mit Ausnahmegenehmigungen über Wasser zu halten, die einige Bundesländer über einen Runderlass erteilt haben. Etliche Zementöfen seien in Zeiten steigender Brennstoffpreise an einem hohen Abfalleinsatz interessiert, da sie für zum Beispiel für Fluff etwa 35 €/t erhalten und gleichzeitig 50 €/t bis 70 €/t Kosten sparten. „Viele Werke werden noch erhebliche Anstrengungen unternehmen müssen, um die verschärften Grenzwerte zu erreichen“, vermutet Tebert.
Dabei existieren schon weitergehende Reinigungsmöglichkeiten, wie die Stickstoffoxidminderung mittels selektiver katalytischer Reduktion, kurz SCR. Bei diesem Verfahren werden die Stickstoffoxide mithilfe eines Katalysators in die natürlichen Luftbestandteile Stickstoff und Wasserdampf umgewandelt: Das Abgas wird dabei durch wabenförmige Steine geleitet, die Vanadiumpentoxid oder andere katalytisch wirkende Materialien enthalten.
Vorteil des SCR-Verfahrens: Im Gegensatz zur nichtkatalytischen SNCR-Technik entstehen kaum Ammoniak-Emissionen. Anders als in der Zementindustrie ist die SCR-Technik in Kohlekraftwerken, Müllverbrennungs- und anderen Industrieanlagen mit geringem Staubgehalt bereits seit längerem Stand der Technik. Im italienischen Monselice arbeitet das einzige Zementwerk weltweit bereits seit anderthalb Jahren mit diesem Verfahren. In Deutschland machten vor einigen Jahren lediglich die Solnhofer Portland Zementwerke AG erste positive Erfahrungen mit einer SCR-Pilotanlage.
Erstmals hat sich hierzulande jetzt die Firma Schwenk Zement KG entschieden, bis 2010 in ihrem Zementwerk in Heidenheim-Mergelstetten eine SCR-Anlage zur katalytischen Stickstoffoxidminderung einzubauen. „Mit der bisherigen nicht-katalytische Reduktion können wir die Grenzwerte nicht einhalten“, so Jürgen Thormann, Werkleiter bei Schwenk Zement. Dank SCR-Reinigung plant man, die NOx-Emissionen von rund 750 t/Jahr auf etwa 300 t/Jahr zu senken.
„Mit diesem Pilot- und Forschungsprojekt trägt Schwenk dazu bei, effizientere Methoden zur Stickstoffoxidminderung im großtechnischen Einsatz zu erproben“, freut sich Regierungspräsident Udo Andriof von der zuständigen Genehmigungsbehörde in Stuttgart.
Werkleiter Thormann muss aber zugeben, dass noch einige Arbeit zu leisten ist: Das Katalysatormaterial ist zu optimieren, Katalysatorvergiftungen sind auszuschließen. „In der Zementpraxis gibt es da noch wenig Erfahrungen“, so Thormann.
Obwohl die Problematik in der Branche schon seit Jahren bekannt ist, halten sich Wettbewerber von Schwenk mit SCR derzeit noch zurück. „Ausnahmegenehmigungen sind aber auf Dauer keine Lösung“, ist Tebert überzeugt. Er schätzt, dass „Zementwerke mit mehr als 60 % Abfalleinsatz Probleme haben werden, den Grenzwert ohne SCR-Technik einzuhalten“.
Einen Grund für die Zurückhaltung sieht Tebert in den Investitionen für die umweltfreundliche Technik. Sie liegen für ein Werk mit einer Klinkerproduktion von einer halben Millionen Jahrestonnen bei 2,5 Mio. €. Trotzdem glaubt er, dass die SCR-Technik im Vergleich zur älteren SNCR nicht nur wirtschaftlich, sondern auch ökologisch die bessere Technologie für die NOx-Minderung ist.
Tebert hält die neuen gesetzlichen Anforderungen an die Abfallverbrennung für wirtschaftlich zumutbar, da mit dem Abfalleinsatz hohe Einsparungen verbunden sind. Dabei hat die Zementbranche noch weitere Kostenvorteile: „Weil der verbrannte Abfall regenerative Anteile enthält, kann die Zementindustrie CO2-Zertifikate verkaufen, mit denen sich zeitweise mehr verdienen ließ als mit dem Originärgeschäft.“ EDGAR LANGE
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