SublimeCement sagt, es sei bereit, mit der Skalierung des „saubersten Zements der Welt“ zu beginnen, der den Leistungsstandards der Branche entspricht, auf Elektrolyseure bei Raumtemperatur anstelle von Öfen für fossile Brennstoffe setzt und eine Vielzahl von kohlenstofffreien Ausgangsmaterialien verwendet. Beim traditionellen Betonherstellungsprozess entsteht pro Tonne produziertem Zement eine Tonne Kohlendioxid. Die weltweiten Kohlendioxidemissionen werden im Jahr 2022 etwa 4,1 Milliarden Tonnen betragen, wobei allein China mehr als die Hälfte ausmacht.
Das ist also auch eine große Chance; Wenn Dekarbonisierungsvorschriften und CO2-Steuern in Kraft treten, könnte derjenige, der als Erster auf globaler Ebene eine kostengünstige, völlig CO2-freie Alternative zu Zement herstellen kann, auf einer riesigen Gelddruckmaschine sitzen.
An kohlenstoffarmen und kohlenstoffbindenden Betonalternativen mangelt es nicht, aber Sublime Systems, eine Spin-out-Firma des MIT, ist von besonderem Interesse, weil sie eine neuartige elektrochemische Methode verwendet, um Zement herzustellen, der „eigentlich kohlenstofffrei“ ist, und nicht „netto kohlenstofffrei“ oder „Kohlenstoffbindung“ – weil dadurch Kohlenstoffemissionen an zwei Schlüsselpunkten im Produktionsprozess, an denen sie typischerweise entstehen, vollständig eliminiert werden können.
Bei der konventionellen Zementproduktion wird Kalkstein durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe auf etwa 1400 °C (2552 °F) erhitzt, die erste große Emissionsquelle, um reinen Kalk herzustellen. Allerdings besteht Kalkstein zu etwa 50 Gewichtsprozent aus Kohlendioxid, und wenn der Ofen erhitzt und das Kohlendioxid freigesetzt wird, ist es schwierig, es einzufangen, da sich das Kohlendioxid mit den Rauchgasen vermischt.
Der Ansatz von Sublime ist völlig anders und nutzt Elektrolyse. Die Mitbegründer des Unternehmens, Dr. Leah Ellis und Dr. Jiang Yiming, haben einen Artikel auf Medium veröffentlicht, in dem sie diese Methode ausführlich erläutern. Der grundlegende Prozess ist jedoch wie folgt.
Wasser spaltet sich bei einem nahezu neutralen pH-Wert, wobei Wasserstoff und Sauerstoff entstehen und gleichzeitig ein pH-Gradient zwischen den beiden Elektroden entsteht. Calciumhaltige Mineralien reagieren mit der an der Anode gebildeten Säure zu gelösten Calciumionen, die dann zur Kathode wandern. Wenn ihr pH-Wert mindestens 12,5 erreicht, reagieren sie mit dem von der Kathode produzierten Alkali und fallen als festes Calciumhydroxid aus, das auch als Baukalk oder Kalkhydrat bekannt ist.
Dieser Kalk kann die traditionelle Zementproduktion direkt ersetzen. Die Gründer sagen, dass Sublime diese Methode entwickelt hat, die jetzt energieeffizienter ist, keine Produktion von Wasserstoff erfordert, die Sauerstoff- und Kohlendioxid-Gasströme trennen kann, kontinuierlich Kalk aus dem Reaktor extrahieren kann und mit handelsüblichen Elektrolysegeräten hergestellt werden kann.
Der Prozess ist sehr flexibel und kann eine Vielzahl verschiedener Rohstoffe verwenden. Es kann auch verwendet werden, wenn nur minderwertiger Kalkstein verfügbar ist. Bei diesem Verfahren kann zwar die Entstehung von Kohlendioxid nicht vermieden werden, es entsteht aber immerhin in einem reinen Zustand bei niedriger Temperatur und wird auf 10 bar vorgepresst, sodass es leicht abgeschieden und gespeichert werden kann. Im Vergleich zur herkömmlichen Zementproduktion werden Energieverbrauch und Emissionen deutlich reduziert.
Für wirklich kohlenstofffreien Zement kann das Verfahren reines Kalzium aus Verunreinigungen wie Siliziumdioxid, Magnesium, Eisen oder Aluminium extrahieren und es während der Produktion zu höherwertigen Materialien veredeln. Das Beste daran ist, dass alles bei Raumtemperatur geschieht, ohne dass ein Brenner oder eine elektrische Heizung erforderlich ist.
Sublime behauptet, es sei „der einzige Beton, der keine fossilen Brennstoffe verbraucht, skalierbar ist und ein Ersatz für herkömmlichen Zement sein kann.“
Vor einigen Tagen gab Sublime bekannt, dass seine Produkte die ASTMC1157-Zertifizierung erhalten haben. Hierbei handelt es sich um einen Industriestandard, der ausschließlich auf Leistungsanforderungen basiert und Testparameter wie Festigkeitsentwicklung, Haltbarkeit, Schrumpfung, Wasserretention, Luftgehalt, Abbindezeit, Dichte, frühe Aushärtung und Rissbildung umfasst. Dies bedeutet, dass Sublime-Zement jetzt in Übereinstimmung mit den wichtigsten US-amerikanischen und internationalen Bauvorschriften verwendet werden kann.
Laut einem Policy Brief des Belfer Center der Harvard University aus dem Jahr 2022 kostet die Kohlenstoffabscheidung bei der Zementproduktion zwischen 19 und 205 US-Dollar pro Tonne Kohlendioxid. Ohne also zu wissen, von welchem Ende der Skala Sublime spricht, könnte das erste saubere Zementprodukt des Unternehmens zwischen 15 und 158 % mehr kosten als der Verkaufspreis seiner schmutzigen Konkurrenten.
Die Betonproduktion ist für rund 8 % der gesamten weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich – es handelt sich um einen riesigen Industriezweig, und dekarbonisierte Alternativen werden einen großen Beitrag im Wettlauf um die CO2-Nulligkeit bis 2050 leisten.