Weltpremiere im Zementwerk: Dieser Ofen brennt erstmals mit reinem Sauerstoff
CO₂ aus der Zementherstellung bleibt ein Klimaproblem. In Mergelstetten startet nun der Härtetest für eine neue Abscheidetechnik im Ofenprozess.
In Mergelstetten testet die Zementindustrie Pure Oxyfuel: Ein Ofen mit reinem Sauerstoff soll CO₂ stark konzentrieren und abscheidbar machen.
Foto: thyssenkrupp AG
In Mergelstetten läuft seit dem 8. Juli 2026 ein Versuch, der tiefer greift als eine klassische CO₂-Abscheidung am Schornstein. Auf dem Gelände des Schwenk-Zementwerks wird der Klinkerprozess selbst verändert. Der Ofen arbeitet nicht mehr mit normaler Umgebungsluft, sondern mit reinem Sauerstoff.
Damit testet die europäische Zementindustrie eine der wichtigsten Fragen auf dem Weg zu deutlich weniger CO₂: Lässt sich das Klimagas im Ofenabgas so stark konzentrieren, dass es anschließend effizient gereinigt, verdichtet und verflüssigt werden kann?
Die Antwort ist offen. Genau deshalb ist die Anlage gebaut worden.
Warum Zement nicht einfach grün wird
Zement ist für die Dekarbonisierung ein besonders harter Fall. Das liegt nicht nur an den hohen Temperaturen im Ofen. Der größere Teil des Problems steckt im Rohstoff selbst.
Für Zementklinker wird Kalkstein erhitzt. Dabei wird Kalziumkarbonat zu Kalziumoxid umgewandelt. CO₂ entsteht dabei zwangsläufig. Nach Angaben des Projekts catch4climate stammen rund zwei Drittel der CO₂-Fracht der Zementindustrie aus dieser Kalzination. Das übrige Drittel entsteht durch die thermische Energie, die für Kalzinierung und Klinkerbrennen benötigt wird.
Alternative Brennstoffe, Effizienzmaßnahmen und Elektrifizierung können deshalb nur einen Teil des Problems lösen. Die rohstoffbedingten Emissionen bleiben. Wer sie senken will, muss CO₂ abscheiden, nutzen oder dauerhaft speichern.
Der Trick: Stickstoff bleibt draußen
In einem normalen Zementofen wird der Sauerstoff für die Verbrennung über Umgebungsluft eingebracht. Diese Luft enthält nur etwa 21 % Sauerstoff. Der Rest besteht vor allem aus Stickstoff. Dieser Stickstoff verbrennt nicht, läuft aber als großer Gasvolumenstrom durch die Anlage und verdünnt das Abgas.
Das ist für eine spätere CO₂-Abscheidung ungünstig. Das Abgas eines konventionellen Ofens enthält nach Angaben von catch4climate maximal rund 25 % CO₂.
Beim Pure-Oxyfuel-Verfahren wird die Luft durch reinen Sauerstoff ersetzt. Dadurch gelangt deutlich weniger Stickstoff in den Ofen. Der CO₂-Anteil im Abgas soll auf etwa 90 % steigen. Für die Abscheidung ist das der entscheidende Hebel: Ein konzentrierter CO₂-Strom lässt sich leichter behandeln als ein stark verdünntes Abgas.
Einfach wird der Prozess dadurch aber nicht. Der Aufwand verschwindet nicht, er verlagert sich. Statt viel Stickstoff durch den Ofen zu bewegen, muss die Anlage Sauerstoff bereitstellen, den Brennprozess stabil führen, das Abgas reinigen, verdichten, trocknen und das CO₂ verflüssigen. Genau diese Systemintegration ist der eigentliche Härtetest.
Eine Forschungsanlage, keine Serienproduktion
Die Anlage in Mergelstetten ist keine Laborapparatur, aber auch kein kommerzielles Zementwerk für klimaneutralen Zement. Sie ist eine eigene Forschungs- und Entwicklungsanlage mit einer Drehofenlinie, die 450 t Klinker pro Tag produzieren kann. Das Investitionsvolumen liegt bei mehr als 120 Mio. €. Öffentliche Fördermittel wurden nach Angaben der Projektpartner nicht eingesetzt.
Hinter dem Projekt steht die Forschungsgesellschaft CI4C GmbH & Co. KG. Sie wurde 2019 von vier europäischen Zementherstellern gegründet: Buzzi SpA/Dyckerhoff GmbH, Heidelberg Materials AG, Schwenk Zement GmbH & Co. KG und Vicat S.A. Dass Wettbewerber gemeinsam an einer solchen Anlage arbeiten, ist ein wichtiger Punkt. Heidelberg Materials verweist ausdrücklich auf die kartellrechtliche Genehmigung für die Zusammenarbeit.
Die Anlage dient ausschließlich Forschung und Entwicklung. Sie soll Daten liefern, nicht schon den Beweis für eine wirtschaftliche Serienlösung.
Die ersten Schritte sind geschafft
Vor der offiziellen Einweihung hatte das Projektteam bereits wichtige Etappen erreicht. Ende Mai 2026 wurde erstmals Klinker produziert. Mitte Juni wurde erstmals Sauerstoff in die Anlage eingeleitet. Nach Angaben der Projektpartner wurden die Ziele der ersten Betriebskampagne vollständig erreicht.
Veröffentlicht wurden bislang aber keine konkreten Betriebswerte zur erreichten CO₂-Konzentration, zum Abscheidegrad, zur CO₂-Reinheit oder zum Energiebedarf. Für die technische Einordnung sind genau diese Werte entscheidend. Denn erst sie zeigen, wie stabil das Verfahren unter realen Bedingungen arbeitet und welcher zusätzliche Aufwand pro Tonne Klinker entsteht.
Flüssigsauerstoff, Verdichter, Kälteanlage
Der Blick auf die Anlagentechnik zeigt, warum Pure Oxyfuel deutlich mehr ist als ein anderer Brenner.
Der Sauerstoff wird tiefkalt und flüssig angeliefert. Die Temperatur liegt bei etwa -183 °C. Auf dem Gelände werden rund 300 bis 400 t Flüssigsauerstoff in sechs Tanks bevorratet. Über einen Warmwasserbadverdampfer wird daraus gasförmiger Sauerstoff, der anschließend dem Ofensystem zugeführt wird. Für den Betrieb des Verdampfers wird Wärme aus dem Ofensystem genutzt.
Auf der Abgasseite folgt die CO₂ Purification Unit, kurz CPU. Dort wird das CO₂-reiche Ofenabgas zunächst gewaschen. Danach folgen Verdichtung, Zwischenkühlung, Trocknung und Reinigung. Ein Teil des aufbereiteten Inertgases wird wieder im Ofensystem genutzt, etwa für den Brennstofftransport oder für Reinigungsprozesse an Filtern und Vorwärmer.
Der übrige Gasstrom geht in die CO₂-Verflüssigung. Dort wird das CO₂ durch partielle Kondensation und Destillation verflüssigt und anschließend in Tanks geführt. Die nötige Kälteleistung liefert ein geschlossener zweistufiger Ammoniak-Kältekreislauf.
Auch die Anlagensicherheit ist kein Nebenthema. Wegen der geplanten Sauerstofflagermenge fällt die Anlage unter die Störfallverordnung. Zusätzlich werden weitere störfallrelevante Stoffe wie Ammoniak und Heizöl betrachtet.
Abscheidung ist nicht das Ende der Kette
Selbst wenn die CO₂-Abscheidung technisch funktioniert, ist damit noch nicht automatisch CO₂-neutraler Zement erreicht. Das abgeschiedene CO₂ muss anschließend entweder als Rohstoff genutzt oder dauerhaft gespeichert werden.
catch4climate nennt beide Wege: CCU, also Nutzung, und CCS, also Speicherung. Beispiele für Nutzungspfade sind Anwendungen in der Lebensmittelindustrie, in synthetischen Kraftstoffen, in Düngemitteln oder in Baustoffprozessen. Für große Mengen aus der Zementindustrie dürfte aber auch Speicherung eine Rolle spielen.
Der entscheidende Punkt: Die Anlage in Mergelstetten löst nicht die gesamte CO₂-Kette. Sie testet den ersten großen Block: die Konzentration, Abscheidung und Aufbereitung des CO₂ im Zementprozess. Transport, Nutzung und Speicherung bleiben separate Aufgaben.
thyssenkrupp bündelt die Technik bei Calvion
Das Pure-Oxyfuel-Verfahren für Mergelstetten wurde von thyssenkrupp Polysius konzipiert. Die Weiterentwicklung liegt künftig bei thyssenkrupp Calvion. Polysius hat seine nachhaltigen Prozesstechnologien zum 1. Mai 2026 in diese neue Gesellschaft ausgegliedert.
Calvion soll Oxyfuel-Technologien und weitere CO₂-reduzierende Verfahren entwickeln, industrialisieren und in den Markt bringen. Der Fokus liegt auf Zement, Kalk und anderen energieintensiven Industrien. Mergelstetten wird damit auch zur Referenz für eine Technologie, die später größer ausgerollt werden soll.
Noch kein Werk ohne CO₂-Schornstein
Ein Zementwerk ohne CO₂-Schornstein ist Mergelstetten damit noch nicht. Die Anlage zeigt nicht, dass klimaneutraler Zement bereits wirtschaftlich im Dauerbetrieb hergestellt werden kann. Sie prüft, ob ein zentraler technischer Pfad dafür funktioniert.
Der Ansatz ist klar: weniger Stickstoff im Abgas, mehr CO₂-Konzentration, bessere Voraussetzungen für Abscheidung und Aufbereitung. Der Preis dafür ist ein komplexeres Gesamtsystem mit Sauerstoffversorgung, zusätzlicher Gasbehandlung, Verdichtung, Trocknung und Verflüssigung.
Quellen und weiterführende Informationen
- Heidelberg Materials: CO₂-Forschungsprojekt „catch4climate“ feierlich eingeweiht – aktuelle Projektmeldung zur Einweihung, zur 450-t/d-Ofenlinie, zum Investitionsvolumen und zum Start der Testphasen.
- SCHWENK: CO₂-Forschungsprojekt „catch4climate“ mit 200 Gästen feierlich eingeweiht – Partnermeldung vom Standort Mergelstetten mit Angaben zu Konsortium, F&E-Charakter und erster Betriebskampagne.
- catch4climate / CI4C: Das Projekt catch4climate – technische Projektdarstellung zu Pure Oxyfuel, Kalzinierung, CO₂-Konzentration, Sauerstoffversorgung, CO₂-Aufbereitung und Anlagensicherheit.
- thyssenkrupp Polysius: thyssenkrupp Polysius carves out sustainable process technologies into thyssenkrupp Calvion GmbH – Mitteilung zur Ausgründung von thyssenkrupp Calvion und zum Fokus auf Oxyfuel- sowie CO₂-reduzierende Technologien.
Alle Links geprüft am 9. Juli 2026.
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