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Grüner Kalk: Membranreaktor ermöglicht CO₂-freie Produktion
Die Herstellung von Kalk zählt zu den emissionsintensivsten Prozessen der Baustoffindustrie. Forschende des Fraunhofer IKTS in Hermsdorf haben nun einen Membranreaktor entwickelt, der eine klimaneutrale Kalkproduktion ermöglicht und zugleich wertvolle Rohstoffe wie Wasserstoff und elementaren Kohlenstoff gewinnt.
Die Baustoffindustrie verursacht rund ein Viertel der globalen Treibhausgasemissionen. Besonders bei der Zement- und Kalkproduktion fallen erhebliche Mengen CO₂ an: Abgase aus Kalkwerken enthalten häufig mehr als 40 % CO₂, jene aus Zementwerken bis zu 33 %. Ein Großteil dieser Emissionen entsteht direkt beim Brennprozess des Kalks – aus dem Material selbst. Eine reine Substitution des Brenngases oder der Einsatz elektrischer Öfen genügt daher nicht, um eine klimaneutrale Produktion zu erreichen.
Genau hier setzt das Projekt „Grüner Kalk“ des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme IKTS an. Gemeinsam mit Partnern entwickeln die Forschenden um Projektleiter Dr. Benjamin Jäger eine Anlage, die das freigesetzte CO₂ nicht ausstößt, sondern direkt weiterverarbeitet.
Membranreaktor kombiniert mit elektrisch beheiztem Ofen
Kernstück der Technologie ist ein eigens entwickelter Membranreaktor, der mit einem abgedichteten elektrischen Ofen kombiniert wird. Im Ofen wird das beim Kalkbrennen freigesetzte CO₂ aufgefangen. Über eine druckgesteuerte Dosierung gelangt grüner Wasserstoff in den Reaktor, wo das CO₂ in einer chemisch-katalytischen Reaktion zu Methan umgesetzt wird. Anschließend wird der Produktstrom getrocknet und pyrolysiert: Das Methan wird in Wasserstoff und elementaren Kohlenstoff (Carbon Black) gespalten.
Der gewonnene Kohlenstoff kann in der chemischen Industrie oder als Düngemittel in der Landwirtschaft eingesetzt werden. Der Wasserstoff fließt zurück in den Kreislauf der Anlage. Damit arbeitet die Technologie nach dem Carbon Capture and Utilization (CCU)-Prinzip: CO₂ wird nicht dauerhaft gespeichert, sondern als Rohstoff wiederverwertet.
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Perspektiven für Zement- und Abfallwirtschaft
Das Reaktorprinzip wurde bereits beim Projektpartner HySON – Institut für Angewandte Wasserstoffforschung Sonnenberg gGmbH erfolgreich erprobt. Die Neuentwicklung des elektrischen Ofens wurde von der Johann Bergmann GmbH & Co. verantwortet. Gefördert wurde das Vorhaben vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR). Im nächsten Schritt planen die Beteiligten die Umsetzung im Industriemaßstab.
Nach Angaben von Jäger eröffnet der Membranreaktor auch Perspektiven für die Zementindustrie und die Abfallwirtschaft. Zugleich fordert er ein Umdenken auf politischer Ebene: Bislang werde ausschließlich die dauerhafte Speicherung von CO₂ als Dekarbonisierung anerkannt. Für Branchen mit systembedingt unvermeidbaren Emissionen seien jedoch Kreislauftechnologien entscheidend, um langfristig klimafreundlicher zu werden.
Quelle: Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS, Pressemitteilung „Grüner Kalk: CO₂-Emissionen in der Baustoffindustrie senken“, Forschung Kompakt, 01. Juli 2026.
