Ny forskning om elektrifierad cementproduktion kan minska koldioxidutsläppen

Cementindustrin står inför en nödvändig omställning till hållbarare cementproduktion. Ny forskning ger viktig kunskap om hur cementtillverkningen kommer att fungera när den anpassas med elektrifiering och koldioxidinfångning.

Varje år står cementindustrin för cirka 8 % av de globala koldioxidutsläppen. En stor del av dessa kommer från kemiska reaktioner vid upphettning av kalksten och de fossila bränslen som används i tillverkningsprocessen. Kan en del av lösningen finnas i elektrifierade produktionsmetoder och koldioxidinfångning (CCS)?

Det har José Aguirre Castillo, processingenjör vid Heidelberg Materials Cement Sverige, och industridoktorand vid Umeå universitet undersökt i sin doktorsavhandling. Genom avancerade experiment och analyser av cementklinkerns mineralogi har han kunnat visa hur ny teknologi kan förändra processerna – och skapa en mer hållbar cementproduktion.

Nyskapande teknologier kan förändra cementindustrin

Aguirre Castillos forskning fokuserar på hur olika CCS-tekniker, som elektrifierad plasmauppvärmning, oxy-fuel-förbränning och kalciumlooping, påverkar klinkerbildningen vid cementtillverkning. Dessa tekniker innebär att cement tillverkas i miljöer med extremt höga koldioxidhalter – något som radikalt förändrar hur mineralerna reagerar vid höga temperaturer.

Genom att använda avancerad högtemperaturröntgen har forskningen visat att kalksten omvandlas annorlunda under dessa förhållanden, vilket påverkar hur cementets nyckelmineraler utvecklas. Bland annat har studien visat att höga koldioxidhalter gynnar bildningen av C₃S (tricalciumsilikat), en annars energikrävande mineral som är avgörande för cementets tidiga hållfasthet, vilket kan leda till energieffektivare produktionsprocesser och bättre cementkvalitet.

Hopp om mer hållbar cementproduktion

Ett av de mest intressanta resultaten i Aguirre Castillos forskning är insikterna om hur råmaterial kan optimeras för att passa de nya produktionsförhållandena. Genom att justera sammansättningen och partikelstorleken kan cementets brännbarhet förbättras vilket minskar energiförbrukningen och skapar en reaktivare klinker. Denna ökade reaktivitet hos klinkern skapar förutsättningar för att späda ut cementet med alternativa bindemedel, som till exempel vulkaniskt material – naturligt puzzolan.

– Våra resultat visar att höga koldioxidhalter kan gynna reaktionerna vid hög temperatur. Genom att utnyttja detta har vi optimerat materialet med goda resultat, vilket förbättrar både produktens egenskaper och minskar dess klimatpåverkan, säger José Aguirre Castillo.

Studien visar också hur en innovativ process för koldioxidinfångning kan integreras i befintlig cementtillverkning, samt hur den kan optimeras med bibehållen kvalitet på produkten klinker.

Forskningen banar väg för en hållbarare cementproduktion och har potential att bidra till en av de stora industriella omställningarna.

Vill du veta mer?
För mer information kontakta José Aguirre Castillo
E-post: jose.aguirre@heidelbergmaterials.com
Tel. 070-8531218

Mer om elektrifierad cementtillverkning

• Om disputationen
  Torsdag den 20 mars försvarar José Aguirre Castillo, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik, sin avhandling med titeln ”Cementklinkerbildning i koncentrerade koldioxidatmosfärer. Fördjupade insikter i mineralogi och reaktivitet.” Disputationen äger rum kl. 13.00 i KBE301 – Lilla hörsalen i KBC-huset, Umeå Universitet.
• Läs hela avhandlingen
•