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Jul 22, 2023

Auf dem Weg zu einem Geschäftsmodell für die CO2-Mineralisierung in der Zementindustrie

Communications Earth & Environment Band 3, Artikelnummer: 59 (2022) Diesen Artikel zitieren 12.000 Zugriffe 20 Zitate 88 Details zu altmetrischen Metriken Die Zementindustrie, eine Industrie, die durch niedrige

Communications Earth & Environment Band 3, Artikelnummer: 59 (2022) Diesen Artikel zitieren

12.000 Zugriffe

20 Zitate

88 Altmetrisch

Details zu den Metriken

Die Zementindustrie, eine Branche, die sich durch niedrige Margen auszeichnet, ist für etwa 7 % der anthropogenen CO2-Äquivalente (CO2e)-Emissionen verantwortlich und weist die höchste Kohlenstoffintensität aller Branchen pro Umsatzeinheit auf. Um eine vollständige Dekarbonisierung der Zementindustrie zu fördern, müssen Strategien gefunden werden, in denen Anreize für die Reduzierung von CO2e-Emissionen geschaffen werden. Hier zeigen wir durch integrierte technisch-ökonomische Modellierung, dass die CO2-Mineralisierung von Silikatmineralien mit dem Ziel, CO2 in fester Form zu speichern, zu einer Reduzierung der CO2e-Emissionen um 8–33 % führt und gleichzeitig einen zusätzlichen Gewinn von bis zu 32 € pro Tonne Zement generiert. Um positive CO2-Mineralisierungsgeschäftsfälle zu schaffen, sind zwei Bedingungen von größter Bedeutung: Die resultierenden Produkte müssen als Zusatzmaterial in Zementmischungen in der Bauindustrie (z. B. für Brücken oder Gebäude) verwendet werden und die Speicherung von CO2 in Mineralien muss für Emissionszertifikate in Frage kommen o.ä. Darüber hinaus sind der Mineralientransport und die Zusammensetzung des Produkts entscheidend.

Die Zementindustrie ist für etwa 7 % der anthropogenen CO2-Äquivalente (CO2e)-Emissionen1,2 verantwortlich und weist pro Umsatzeinheit die höchste Kohlenstoffintensität aller Branchen auf3. Um den Klimawandel zu bekämpfen, unterzeichneten die in der Vertragsstaatenkonferenz versammelten Länder 2015 das Pariser Klimaabkommen mit dem Ziel, die CO2e-Emissionen und damit den Temperaturanstieg auf maximal 2 °C zu begrenzen und gleichzeitig 1,5 °C anzustreben4,5. Angesichts der Tatsache, dass die Verwendung von Zement für die wirtschaftliche Entwicklung mit einer prognostizierten globalen Marktgröße von 463 Milliarden US-Dollar6 (6,08 Gigatonnen pro Jahr (Gt a−1) Zement7) im Jahr 2026 von grundlegender Bedeutung ist, ist die Reduzierung seiner körperlichen Emissionen von wesentlicher Bedeutung8,9,10. Ungefähr 60 % der Emissionen der Zementindustrie sind prozessbedingt und resultieren aus der Kalzinierungsreaktion von Kalkstein11. Die Minderung dieser Emissionen ist besonders schwierig, da entweder der gesamte Prozess durch emissionsarme Alternativen ersetzt werden muss3,8,12,13,14,15 oder die Emissionen aus dem Prozess aufgefangen und dauerhaft gespeichert werden müssen1,3,8,10,16 ,17. Während der Ersatz von Zement und Beton durch alternative Baumaterialien wie Holz eine scheinbar unrealistisch schnelle Änderung der gesamten Wertschöpfungskette im Bauwesen erfordern würde, stellen Technologien zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung eine Alternative zur Dekarbonisierung dar, verursachen jedoch zusätzliche Produktionskosten18,19. Vorzugsweise müssen Strategien gefunden werden, mit denen CO2e-Emissionsreduzierungen zu zusätzlichen Einnahmen statt zu Kosten führen können.

Einige haben vorgeschlagen, dass CO2 abgeschieden und mit aktivierten Mineralien oder Industrieabfällen reagiert werden kann, um stabile Karbonatmineralien zu bilden (auch bekannt als CO2-Mineralisierung)20,21,22, deren Produkte anschließend verwertet werden könnten. Diese Reaktionen sind exotherm und führen zu einer langfristigen Speicherung von CO221. Erste Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die Produkte zusätzlich zur CO2-Speicherung möglicherweise in einer Reihe von Anwendungen eingesetzt werden können, darunter als Füllstoffe, Polymerzusätze, zur Landgewinnung oder als ergänzende zementäre Materialien (SCM)21,23,24,25,26 Dadurch werden Einnahmen von 14 bis 700 Euro pro abgeschiedener Tonne CO2 erzielt21. Abhängig vom Ausgangsmaterial für die Reaktion können zusätzlich Metalloxide wie Eisenoxide als wertvolles Nebenprodukt abgetrennt werden, das als Pigmente oder als Eisenerz verwendet werden könnte21,23.

Es wurden mehrere Rohstoffe für die CO2-Mineralisierung vorgeschlagen, hauptsächlich natürliche Gesteine, die Magnesium- oder kalziumreiche Silikatmineralien enthalten20,22 und alkalische Industrierückstände (z. B. Stahlschlacke oder Flugasche). Während natürliche Steine ​​attraktiv sind, weil sie eine reichlich vorhandene Ressource darstellen, die im globalen Maßstab genutzt werden könnte20,24,27, sind Industrieabfälle attraktiv, weil sie in Industrieregionen bereits verfügbar sind. Dennoch können Industrieabfälle komplexere Ausgangsstoffe darstellen, da sich die Zusammensetzung und die Kosten der Industrierückstände im Laufe der Zeit aufgrund von Änderungen in den Produktionsprozessen oder aufgrund von Gesetzesänderungen ändern können27. Um eine erhebliche Emissionsreduzierung durch die CO2-Mineralisierung mit einem gut vorhersagbaren Ausgangsmaterial zu ermöglichen, konzentrieren wir uns auf die Verwendung von natürlichem Gestein als Ressource für die CO2-Mineralisierung, die sowohl substanziell als auch mit stabiler Zusammensetzung ist, wobei wir anerkennen, dass alkalische Abfälle ebenfalls geeignete Ausgangsmaterialien darstellen können unter bestimmten Bedingungen.

Beispiele für natürliche Mineralien sind Forsterit (Mg2SiO4), das in olivinhaltigen Gesteinen vorkommt, Lizardit (Mg3Si2O5(OH)4), das in serpentinhaltigen Gesteinen vorkommt, und Wollastonit (CaSiO3)20. Gesteine ​​können zwischen 50 und 80 % aus diesen Mineralien bestehen, abhängig von der Wirtsgeologie der Abbaustätte24,28. Die allgemeinen CO2-Mineralisierungsreaktionen für diese Beispielmineralien sind in Gleichung (1) beschrieben. 1 zu Gl. 3.

Frühere Arbeiten zur CO2-Mineralisierung haben gezeigt, dass Reduzierungen im Bereich von 0,44 bis 1,17 Tonnen CO2e pro gespeicherter Tonne CO2 unter dem heutigen Energiemix21 möglich sind und dass die Umsetzung der CO2-Mineralisierung (unter bestimmten Bedingungen) zur Verlagerung der Zementindustrie genutzt werden könnte von kohlenstoffpositiv zu kohlenstoffnegativ29. Da der Abbau natürlicher Mineralien eigene Auswirkungen auf die Umwelt hat (z. B. Metallabbau und Süßwasserverbrauch), müssten diese Auswirkungen beim Einsatz der CO2-Mineralisierung genau überwacht und gesteuert werden29. Bewertungen der technoökonomischen Aspekte der CO2-Mineralisierung haben gezeigt, dass die Kosten für die CO2-Speicherung im Bereich von 65 bis 443 t CO2 liegen könnten, vermieden −1 30 (ohne CO2-Abscheidung)31 (Ergänzungstabelle 1), wenn natürliche Mineralien als Rohstoffe verwendet werden . Diese Studien vernachlässigen jedoch den Mehrwert aus dem Verkauf der resultierenden Produkte, der für die erfolgreiche Einführung durch Akteure in einer Branche, die durch starken Wettbewerb und hohen Preisdruck gekennzeichnet ist, entscheidend sein kann. Daher gehen wir hier über die reine Mineralisierung zu Lagerzwecken hinaus und wollen kritisch untersuchen, unter welchen Bedingungen es einen positiven Geschäftsfall für den Einsatz mineralischer Karbonisierungsprodukte in der Zementindustrie gibt.

Wir zeigen, dass es unter den richtigen Umständen positive Geschäftsszenarien gibt, wenn durch die Verwendung von Mineralisierungsprodukten als SCM Einnahmen erzielt werden können. Wir haben integrierte technisch-ökonomische Modelle zweier Karbonisierungsprozesse erstellt, um ergänzendes zementäres Material herzustellen, die eine eingehende Analyse der Wechselwirkungen zwischen Prozess und wirtschaftlicher Leistung ermöglichen. Indem wir diese Modelle zum Testen potenzieller Geschäftsszenarien unter verschiedenen Zukunftsszenarien verwendeten, fanden wir kostenoptimale Produktionsprozesse und -skalen, und eine globale Unsicherheitsanalyse verdeutlichte die Haupttreiber von Kosten und Nutzen.

In diesem Beitrag untersuchten wir die Produktion und Verwendung von CO2-Mineralisierungsprodukten für einen großvolumigen Markt, d. d. h. Siliziumdioxid, SiO2) (Gl. 1 bis Gl. 3) entsprechen nicht dem Ausmaß der CO2e-Emissionen aus der Zementproduktion (Ergänzende Anmerkung 1). Wir untersuchten die Zementproduktion mit integrierter mineralischer Karbonatisierung, bei der das CO2 aus dem Zementofen (Kapazität: 1,4 Millionen Tonnen Zement pro Jahr32) aufgefangen und sofort vor Ort karbonisiert wird (Abb. 1 und Ergänzende Anmerkung 2). Unsere Untersuchungen ergaben, dass damit zu rechnen ist, dass bis zu 25 % des gewöhnlichen Portlandzements durch SCM ersetzt werden, während höhere Substitutionsraten zu Leistungsproblemen (z. B. Aushärtezeit, Wasserbedarf, Festigkeit) führen würden (Ergänzende Anmerkung 3). Zu diesem Zweck haben wir zwei verschiedene Karbonisierungsverfahren verglichen und die Prozessfließbilder für diese weiterentwickelt (Supplementary Note 4, Supplementary Abb. 2, Supplementary Table 3). Im Allgemeinen können CO2-Mineralisierungswege in direkte (d. h. Mineralien werden mit gasförmigem CO2 in einem unter Druck stehenden Rührbehälter unter Verwendung einer wässrigen Aufschlämmung mit Zusatzstoffen umgesetzt) ​​und indirekte (d. h. Erdalkalimetalloxide werden zuerst extrahiert und in einem späteren Schritt damit umgesetzt) ​​gruppiert werden CO2 über einen CO2-Träger) Mineralkarbonisierungssysteme haben wir sowohl einen direkten als auch einen indirekten Prozessweg vorgeschlagen (ergänzende Abbildung 2). Der vorgeschlagene direkte Prozessweg nutzt erhöhten Druck und erhöhte Temperatur, um die Karbonisierung in einem einzigen Schritt zu erreichen, während der vorgeschlagene indirekte Prozessweg mehrere Schritte und Zusatzstoffe verwendet, um MgSO4 aus dem Ausgangsmineral zu extrahieren, das durch Wärme reaktiviert werden muss20,33,34. Wir haben die Trennung nach Klassifizierung (dh nach Partikelgröße) integriert, um die Zementersatzqualität des karbonisierten Produkts (SCMCCU) sicherzustellen (Ergänzende Anmerkung 4). Es wird davon ausgegangen, dass Material, das nicht als SCMCCU verwendet werden kann, im nahegelegenen Kalksteinbruch gelagert wird (Abb. 1). Da Futtermineralstoffe nicht überall in Europa reichlich vorhanden sind, gehen wir von einem Transportweg für Futtermineralstoffe von 1200 km aus (Ergänzende Anmerkung 2).

Unveränderte Branche grau/rot gekennzeichnet. CCUM-Prozess in Hellblau/Dunkelblau gekennzeichnet. Illustration entworfen von Wernerwerke, Cordes + Werner GbR ©2021.

Wir haben drei Szenarien (pessimistisch, mittel und optimistisch) für Faktoren definiert, die große Auswirkungen auf die CO2-Abscheidung und -Nutzung durch Mineralisierung (im Folgenden CCUM) haben (Tabelle 1). Im optimistischen Szenario haben wir Annahmen verwendet, von denen wir annehmen, dass sie die Wirtschaftlichkeit der CO2-Mineralisierung besonders begünstigen, während wir im pessimistischen Szenario Annahmen verwendet haben, von denen wir annehmen, dass sie diese negativ beeinflussen. Da Siliciumdioxid der reaktive Bestandteil in SCMs ist, schließen wir den Siliciumdioxidgehalt (d. h. den Siliciumdioxidanteil in SCMCCU) ein, um mehrere mögliche Zusammensetzungen für das hergestellte ergänzende zementöse Material, im Folgenden SCMCCU genannt, zu erfassen, das als Zementersatz verwendet werden kann (Ergänzende Anmerkung 3). . Obwohl Siliciumdioxid ein notwendiger reaktiver Bestandteil in SCMCCU ist, erfordern höhere Siliciumdioxidgehalte in SCMCCU einen höheren Reinigungsaufwand und höhere Produktionskosten, da bei Mineralisierungsprozessen mehr Carbonate als Siliciumdioxid entstehen. Folglich weist das optimistische Szenario den niedrigsten Silikatgehalt auf. Wir haben den Anteil von SCMCCU im Zement einbezogen, wobei der höchste Anteil im optimistischen Szenario dargestellt wurde. Als potenzielle Einnahmequellen haben wir den Zementpreis (πcement) und den Preis des europäischen Emissionshandelssystems (d. h. den ETS-Preis (πETS)) berücksichtigt. Der Zementpreis bestimmt die Einnahmen aus dem Ersatz von Zement durch das produzierte SCMCCU, während zusätzliche Einnahmen durch die Senkung der Belastung für CO2-Zertifikate im Rahmen des ETS zu erwarten sind. Für die Herstellung von gefälltem Calciumcarbonat aus CO235 wurde vom Obersten Gerichtshof Europas die ETS-Berechtigung gewährt, für Magnesiumcarbonate jedoch noch nicht. Dennoch ist zu erwarten, dass die Argumentation einer langanhaltenden Speicherung aufgrund der ähnlichen CO2-Speichereigenschaften in stabilen Mineralien auch für Magnesium-basierte Carbonate zutrifft36. Im pessimistischen Szenario wurde keine ETS-Fähigkeit angenommen.

Abbildung 2a zeigt, dass sowohl der direkte als auch der indirekte Prozessweg im optimistischen Szenario einen positiven Geschäftsszenario liefern. Die Implementierung von CCUM führt zu einem Gewinn von ca. 129 tSCMccu−1 (direkt) und 117 tSCMccu−1 (indirekt), was zu einem zusätzlichen Gewinn von 44 Mio. € bzw. 39 Mio. € pro Jahr und Zementwerk führt. Dies entspricht einem zusätzlichen Gewinn von 32 € bzw. 29 € pro verkaufter Tonne Zement. Im mittleren Szenario erreichen die CCUM-Prozesse die Gewinnschwelle mit einem kleinen Gewinn von 3 tSCM-1 (direkt) und 5 tSCM-1 (indirekt). Im pessimistischen Szenario, in dem angenommen wird, dass CCUM nicht vom ETS anerkannt wird, erzeugen beide Prozessrouten einen Verlust für den Zementhersteller von 108 tSCMccu−1 (direkt) und 80 tSCMccu−1 (indirekt), was zu zusätzlichen Kosten von 10 € führt und 8 € pro Tonne Zement. Dies unterstreicht die Bedeutung der Einbeziehung von CCUM als Mittel zur Reduzierung der CO2e-Emissionen in das ETS. Abbildung 2a zeigt auch, dass die Wirtschaftlichkeit die maximale wirtschaftliche Kapazität von CCUM-Anlagen in der Zementproduktion begrenzt, was folglich auch die Menge an CO2 begrenzt, die mineralisiert werden kann. Wirtschaftlich optimale Anlagenkapazitäten für die Mineralisierungsanlagen, die den Gewinn für das pessimistische, mittlere und optimistische Szenario maximieren, betragen 136 Kilotonnen SCMCCU pro Jahr (ktSCM a−1), 272 ktSCM a−1 und 340 ktSCM a−1 (sowohl für das direkte als auch für das direkte Szenario). indirekter Prozess, das Knie in der Ertragskurve). Im optimistischen Szenario kann ein positiver Geschäftsszenario bis zu einer SCMCCU-Kapazität von 940 ktSCM a−1 (direkt) und 780 ktSCM a−1 (indirekt) erstellt werden. Da die maximale wirtschaftliche Kapazität von CCUM-Anlagen erreicht wird, wenn die Kapazität des CCUM mit dem Anteil des ersetzten Zements übereinstimmt (z. B. 10 % der gesamten Zementproduktion sind 136 kt), zeigt sich, dass die Einnahmen aus ETS-Zertifikaten allein die Kosten dafür nicht decken Mineralisierung. Die hier berechneten Werte für Kosten- und CO2e-Emissionsreduzierungen stimmen mit früheren Studien überein, wenn man berücksichtigt, dass zur Herstellung von SCMCCU21,31 eine Mischung aus Inert- und Siliciumdioxid verwendet wird.

a Vergleich der nivellierten Produktkosten (beige durchgezogene Linie) und des Umsatzes (grüne gestrichelte Linie), profitable Bereiche grün markiert, unrentable Bereiche beige markiert. b Reduzierung der CO2e-Emissionen, berechnet anhand von zwei Netzemissionsszenarien – unter Berücksichtigung des Stromnetzmixes in Europa (2016) (blaue gepunktete Linie) und unter Berücksichtigung der Dekarbonisierung von Strom und Heizung (grüne gepunktete Linie). a, b Annahmen für die Berechnungen finden Sie in den Ergänzungstabellen 3–13, weitere Ergebnisse in den Ergänzungsabbildungen. 5–7. b Beachten Sie, dass zur Berechnung der CO2e-Emissionsreduzierungen im dekarbonisierten Szenario die Hintergrundemissionen aus der Produktion von Rohstoffen nicht geändert wurden.

Bei der Untersuchung der CO2e-Emissionsreduktionen durch CCUM (Abb. 2b) wird deutlich, dass die Umsetzung der CO2-Mineralisierung je nach Szenario zu 15–33 % (direkt) und 8–23 % (indirekt) CO2e-Emissionen führen würde Reduzierung im Vergleich zu gewöhnlichem Portlandzement bei wirtschaftlich optimalen Anlagenkapazitäten. Dieser Wert kann für den Direktprozess im optimistischen Szenario über 33 % hinausgehen, indem er über die wirtschaftlich optimale Anlagenkapazität hinausgeht, allerdings auf Kosten einer ungünstigeren (wenn auch immer noch positiven) Wirtschaftlichkeit: bei höheren Anlagenkapazitäten als der wirtschaftlich optimalen Anlagenkapazität mehr CO2 wird gelagert, aber nicht mehr vom resultierenden SCMCCU kann als Zementersatz verwendet werden, der folglich gelagert werden muss, was zu geringeren Einnahmen und leicht erhöhten Kosten für den Transport bei diesen Kapazitäten führt (Abb. 2a). Anders verhält es sich beim indirekten Verfahren: Es leidet unter hohen Emissionen der Additivherstellung sowie einem hohen Strom- und Erdgasbedarf für die Additivregeneration. Infolgedessen verschlechtert sich die Reduzierung der CO2e-Emissionen, wenn die optimale Kapazität überschritten wird, anstatt weiter zuzunehmen. Abbildung 2b zeigt auch den Effekt einer weiteren Dekarbonisierung des Strom- und Wärmesektors auf die CO2e-Emissionsreduzierung der Mineralisierungsprozesse. Bei vollständiger Dekarbonisierung im Strom- und Wärmesektor (d. h. bei Strom und Wärme werden keine Emissionen angenommen) würde die Umsetzung der CO2-Mineralisierung zu etwas höheren CO2e-Emissionsreduktionen von 17–36 % (direkt) bzw. 12–28 % (indirekt) führen zu gewöhnlichem Portlandzement bei den wirtschaftlich optimalen Anlagenkapazitäten.

Die vergleichsweise schlechtere CO2e-Reduktionsleistung des indirekten Verfahrens spiegelt sich auch in einem geringeren Erlös aus ETS-Zertifikaten wider. Eine genauere Untersuchung der Auswirkungen dieser Zertifikate zeigt, dass der direkte Prozess je nach Szenario bei ETS-Preisen von 99 t CO2−1 im ansonsten pessimistischen Szenario bis zu einem niedrigen Niveau, bei dem keine ETS-Unterstützung erforderlich ist, im ansonsten optimistischen Szenario die Gewinnschwelle erreichen wird , während der indirekte Ansatz im ansonsten pessimistischen Szenario 123 t CO2-1 erfordern würde und im ansonsten optimistischen Szenario keine ETS-Unterstützung erforderlich wäre (Abb. 3a).

a–c Vergleich der nivellierten Produktkosten (beige durchgezogene Linie) und des Umsatzes (grüne gestrichelte Linie), profitable Bereiche grün markiert, unrentable Bereiche beige markiert. Die Annahmen für jedes Szenario werden beibehalten, mit Ausnahme der Parameter, die auf der x-Achse variiert werden. Als Kapazitäten wird die optimale Kapazität für jedes Szenario angenommen: pessimistisch 136 ktSCM a−1, mittel 272 ktSCM a−1, optimistisch 340 ktSCM a−1 (abgeleitet aus Abb. 2a). a Auswirkung des ETS-Preises (πETS). b Auswirkung der Transportentfernung mineralischer Rohstoffe – beige gepunktete Linie zeigt die Nutzung von LKW (max. 60 km) und Bahn an, durchgezogene Linie zeigt die Nutzung von LKW (max. 60 km), Bahn (max. 200 km) und Schiff an Transport. c Einfluss des Siliciumdioxidgehalts in SCMCCU.

Die Analyse der Bedeutung des Transports mineralischer Rohstoffe verdeutlicht, dass die im optimistischen Szenario erzielten Einnahmen die Kosten über 2000 km ausgleichen könnten, was bedeutet, dass angesichts der zugrunde liegenden günstigen Bedingungen in diesem Szenario Rohstoffe über sehr lange Strecken transportiert werden könnten, während ein positiver Geschäftsszenario erhalten bleibt. Aber im mittleren Szenario mit geringeren Umsätzen und höheren nivellierten Produkttransportkosten werden die Kosten zu einem entscheidenden Faktor, hier kann Material nur bis zu 450 km (beim Transport per LKW und Bahn) bzw. 2000 km (beim Transport per LKW, Bahn und Schiff) transportiert werden ), bevor der Business Case negativ wird (Abb. 3b). Dies deutet darauf hin, dass ausreichende Einnahmen aus Zementersatz und ETS-Zertifikaten die CO2-Mineralisierung auch dann wirtschaftlich rentabel machen könnten, wenn die Mineralien nicht in unmittelbarer Nähe des Zementwerks abgebaut werden. Es wird auch deutlich, dass bei längeren Distanzen ein Schiffstransport unumgänglich ist (Abb. 3b), was die Umsetzung der CO2-Mineralisierung für einige Standorte behindern könnte.

Der in der SCMCCU verwendete Anteil an Siliciumdioxid stellt einen unerwarteten Kompromiss dar (Abb. 3c): Da die Carbonisierungsreaktionen mehr Carbonat als Siliciumdioxid produzieren (Gleichung 1 und Gleichung 2), erfordert das Erreichen geringerer Anteile an Siliciumdioxid in der SCMCCU weniger Ausgangsmaterial das zu karbonisierende Mineral, dessen Herstellung daher kostengünstiger ist (d. h. es sind eine kleinere Anlagengröße und/oder ein geringerer Trennungsaufwand erforderlich, um SCMCCU mit geringerem Siliciumdioxidgehalt zu erhalten), sondern auch, dass weniger CO2 gespeichert wird, was zu einem Kompromiss zwischen dem führt Einnahmen aus ETS-Zertifikaten und Produktionskosten für die SCMCCU.

Das Modell zeigt, dass geringere Anteile an Kieselsäure im gewünschten Produkt (SCMCCU) die Wirtschaftlichkeit der CO2-Karbonisierung verbessern. Im ansonsten pessimistischen Szenario wären Quarzanteile unter 15 % (direkt) und 21 % (indirekt) im SCMCCU erforderlich, um die Gewinnschwelle zu erreichen. Im ansonsten optimistischen Szenario werden Skaleneffekte sowie höhere Einnahmen aus gestiegenen Zementpreisen und ETS die Kosten der Karbonisierung bis zu Kieselsäureanteilen von 85 % (direkt) und 68 % (indirekt) ausgleichen. Die Unterschiede zwischen direktem und indirektem Prozess können teilweise durch die Zusammensetzung der Kosten erklärt werden (ergänzende Abbildung 6), die Kompromisse für jeden Prozessweg aufzeigt. Während der direkte Prozess auf einer separaten CO2-Abscheidungsanlage und -Komprimierung mit intensiver Vor- und Nachbehandlung beruht, was zu höheren Kapitalkosten führt, erfordert der indirekte Prozess mehr Betriebsmittel, hauptsächlich für den Schritt der additiven Regeneration. Je nachdem, ob ein Zementhersteller höhere Kapitalkosten oder höhere Betriebskosten bevorzugt, könnte daher eine der beiden Routen als bevorzugt angesehen werden.

CO2-Mineralisierungsprozesse befinden sich noch in der Entwicklung und viele physikalisch-chemische Mechanismen sind möglicherweise noch nicht vollständig verstanden, was zu Unsicherheiten in der technoökonomischen Leistung führt. Mithilfe einer globalen Unsicherheitsanalyse haben wir untersucht, welche Unsicherheitsfaktoren den größten Einfluss auf die Wirtschaftsleistung haben, und dabei auch Richtungen für Kostensenkungen aufgezeigt. Abbildung 4 zeigt, dass der direkte Prozess im Vergleich zum indirekten Prozess eine geringere Bandbreite bei den berechneten Produktkosten aufweist, mit einem insgesamt niedrigeren Mittelwert. Die Streudiagramme zeigen, dass für beide Prozesse der Strompreis und der Gesamtzinssatz zu den einflussreichsten Faktoren gehören (Abb. 4, Variablen mit dem höchsten Einfluss auf die Stromgestehungskosten des Produkts sind mit einem Kästchen markiert): beide Prozesse erfordern große Energiemengen, entweder zum Mahlen mineralischer Rohstoffe und zur Komprimierung von CO2 (direkter Prozess) oder zur Additivregeneration (indirekter Prozess). Es muss darauf hingewiesen werden, dass der zweite Energieträger dieser Prozesse, Erdgas, aufgrund seiner geringeren Preisvarianz einen geringeren Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit hat als Strom (Ergänzungsabbildung 9 und Ergänzungstabelle 13). Wie oben erläutert, sind beide Karbonisierungskonzepte sehr kapitalintensiv und reagieren daher empfindlich auf Kapitalzinsen sowie auf die erwartete Lernrate, was die Kosten beispielsweise durch „Learning by Doing“ beim Bau mehrerer Anlagen senken wird. Beim direkten Verfahren sind diese Effekte aufgrund der insgesamt höheren Kapitalintensität stärker. Das indirekte Verfahren zeigt seine höchste Sensitivität gegenüber dem Preis des Zusatzstoffs Ammoniumsulfat, der direkt mit der möglichen Recyclingquote der Zusatzstoffe zusammenhängt (je mehr recycelt werden kann, desto weniger Futter wird benötigt). Aufgrund der geringeren Konzentrationen der im direkten Verfahren eingesetzten Zusatzstoffe spielen die Kosten der Zusatzstoffe sowie die Häufigkeit ihrer Wiederverwertung in der Kostenstruktur des indirekten Verfahrens eine geringere Rolle. Da CO2-Mineralisierungsreaktionen Berichten zufolge langsam ablaufen20, haben wir die Reaktionskinetik, dargestellt durch die Reaktionsgeschwindigkeitskonstante, in die globale Sensitivitätsanalyse einbezogen. Die Reaktionskinetik scheint im Vergleich zu anderen analysierten Faktoren (z. B. Strompreis und Zinssatz) eine geringere Rolle bei den Gesamtkosten der Karbonisierungsprozesse zu spielen, da sie hauptsächlich die Kapitalkosten der Karbonisierungsreaktoren beeinflusst. Selbst im kapitalintensiveren Direktprozess machen diese etwa 30 % der gesamten Kapitalkosten aus, was etwa 6 % der gesamten Produktkosten (SCMCCU) entspricht (ergänzende Abbildung 6). Schließlich senken beide Verfahren die Kosten erheblich, wenn höhere Mineralkonzentrationen (d. h. Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnis) verwendet werden, da überschüssiges Wasser mithilfe von Wärmetauschern erhitzt und mithilfe von Zentrifugen abgetrennt werden muss und größere Gerätegrößen erforderlich sind.

ein direkter Prozess (grüne Streuungen und grüne lineare Regressionslinien). b Indirekter Prozess (beige Streuungen und beige lineare Regressionslinien). a, b Frequenzen abgeleitet durch Monte-Carlo-Simulation unter Verwendung von 10.000 Läufen mit wechselnden Eingabeparametern: Additivrückgewinnung (Additive Rec.) [Fraktion], Mineralreinheit [Fraktion], Reaktionsgeschwindigkeitskonstante (kreaction) [s], Fest-Flüssigkeits-Verhältnis im Reaktor (XS/L) [Bruch], Anzahl der Pflanzen, die ihre Reife erreichen (Anzahl der Pflanzen) [natürliche Zahl], Lernrate bei Kapitalkosten (Lernrate) [Bruch], kombinierte Prozess- und Projektkontingente (Kontingente) [Bruch], Kapitalzinssatz (i) [Fraktion], Betriebsstunden pro Jahr (Betrieb) [h], Strompreis (πStrom) [€ MWh−1], Erdgaspreis (πErdgas) [€ MWh−1], Mineralpreis (πMineral) [€ t−1], Natriumbicarbonatpreis (πNaHCO3) [€ t−1], Natriumchloridpreis (πNaCl) [€ t−1], Monoethanolaminpreis (πMEA) [€ t−1], Ammoniumsulfat Preis (π(NH4)2SO4) [€ t−1]. Eingabevariablen mit dem größten Einfluss auf die nivellierten Produktkosten sind mit roten Kästchen markiert. Die Häufigkeiten der abgetasteten Eingabevariablen sind in der ergänzenden Abbildung 9 dargestellt.

Wir haben gezeigt, dass es notwendig ist, ausreichende Einnahmen aus der Verwendung des produzierten SCMCCU als Zementersatz zu generieren und dass in vielen Fällen ETS-Unterstützung erforderlich ist, um einen positiven Geschäftsfall zu schaffen. Für alle Kapitalkostenberechnungen folgten wir dem kürzlich von Rubin et al.37,38 entwickelten Hybridansatz, der eine methodisch konsistente Methode zur Berechnung der Kosten einer N-ten (d. h. kommerziellen) Anlage bietet. Wir sind davon ausgegangen, dass 20 Anlagen gebaut werden müssen, um diesen Zustand zu erreichen39 (Methoden, Abschnitt Berechnung der Kapitalaufwendungen). Nach dem Bau der ersten Anlage werden Lerneffekte mit jedem weiteren Anlagenbau die Kosten senken. Dies bedeutet, dass die ersten Anlagen teurer werden, ein Entwicklungskosten, das gedeckt werden muss. Im mittleren Szenario benötigen die ersten 11 Anlagen (direkt) und 3 Anlagen (indirekt) zusätzliche Unterstützung, um einen positiven Business Case zu erreichen, während im pessimistischen und optimistischen Szenario alle ersten 20 Anlagen wirtschaftlich unrentabel bzw. lebensfähig sein werden (Abb. 5). ). Dieses Ergebnis untermauert das jüngste Argument40, dass ETS oder CO2-Steuern allein in vielen Fällen nicht ausreichen, um den Markt bei der Umstellung auf kohlenstoffarme Lösungen zu unterstützen, sondern dass andere Mechanismen vorhanden sein müssen, beispielsweise Subventionsprogramme, wie dies der Fall war für Wind- und Solarenergie. Dies ist eine kritische Beobachtung, da sie bedeutet, dass Regierungen möglicherweise stark in kohlenstoffarme Kraftwerke investieren müssen.

Gestaffelte Produktkosten (beige Säulen), berechnet auf Basis der Anzahl der gebauten Anlagen und im Vergleich zum resultierenden Umsatz (grüne gestrichelte Linie).

Da für die Emissionsreduzierung in der Zementindustrie mehrere Strategien in Betracht gezogen werden müssen8,10 haben wir die CO2-Mineralisierung mit anderen häufig vorgeschlagenen Strategien verglichen: alternative Brennstoffe (hier Biokraftstoffe), andere alternative ergänzende zementhaltige Materialien (hier kalzinierter Ton), Kohlenstoffabscheidung und -speicherung ( hier Monoethanolamin-Nachverbrennungsabscheidung mit geologischer Offshore-CO2-Speicherung (MEA CCS) und Oxy-Fuel-Verbrennung mit geologischer Offshore-CO2-Speicherung (Oxy-Fuel-CCS) (Ergänzende Anmerkung 5, Ergänzende Abbildung 4, Ergänzende Tabellen 14 und 15). Da alle Strategien über unterschiedliche CO2e-Emissionsreduzierungspotenziale und unterschiedliche inhärente Kosten verfügen, könnte ein entscheidender Faktor für die Wahl einer Strategie von ihrer Fähigkeit abhängen, die Kosten für eine vollständige Dekarbonisierung zu minimieren8. Die Ergebnisse zeigen erstens, dass bei steigenden ETS-Preisen41 die Kosten für die Herstellung von gewöhnlichem Portlandzement um 0,85 t Zement−1 pro 1 t CO2−1 Erhöhung des ETS-Preises steigen werden, wenn keine Maßnahmen zur Emissionsreduzierung ergriffen werden. Zweitens ist die CO2-Mineralisierung konkurrenzfähig zu allen anderen bewerteten Strategien, insbesondere zu der anderen Strategie, die ihre Produkte als SCM, also kalzinierte Tonzemente, verwendet (Abb. 6). Da im optimistischen Szenario höhere CO2e-Emissionsreduzierungen erreichbar sind (Abb. 2b), scheinen CO2-Mineralisierung und kalzinierter Ton die Zementindustrie in ähnlicher Weise vor hohen ETS-Preisen zu schützen (Abb. 6), während für kalzinierte Tonzemente jedoch Anteile von 50 % erforderlich sind. Wenn SCM42 in Zement verwendet wird, um diese CO2e-Emissionsreduzierungen zu erreichen, führt die CO2-Mineralisierung zu ähnlichen CO2e-Emissionsreduzierungen mit Anteilen von 25 % an SCMCCU in Zement. Bei hohen ETS-Preisen werden beide Maßnahmen durch Oxy-Fuel-CCS unterboten, da diese Strategie ein größeres Potenzial zur Reduzierung der CO2e-Emissionen des Zements bietet. Um die Auswirkungen der gleichzeitigen Umsetzung von Emissionsminderungskonzepten8,10 zu verstehen, haben wir auch die Kombination von CO2-Mineralisierung mit MEA-CCS oder Oxy-Fuel-CCS untersucht, bei der das abgeschiedene CO2 teilweise geologisch gespeichert und teilweise als Ausgangsstoff für die CO2-Mineralisierung verwendet wird. Die Kombination beider Strategien wird zu einer Gesamtreduzierung der zusätzlichen Kosten für die Dekarbonisierung der Zementindustrie führen, bei der selbst bei ETS-Preisen von 200 t CO2−1 die Kosten für die Zementproduktion im Vergleich zu heute nur um etwa 30 % steigen würden Preis (ca. 78 €–172 € t Zement−1 43,44). Beachten Sie, dass diese Berechnungen anhand der aktuellen Netzemissionen für Strom und Erdgas durchgeführt wurden. Obwohl dies außerhalb des Rahmens dieser Studie liegt, ist zu erwarten, dass mit sinkenden Emissionen aus dem Energieeinsatz auch die Kosten für alle Technologien zur Emissionsreduzierung (mit Ausnahme der Verwendung alternativer Kraftstoffe) sinken.

Vergleich verschiedener Emissionsminderungsstrategien: Basislinie der konventionellen Zementproduktion (beige durchgezogene Linie), Verwendung von Biokraftstoff (hellgrüner Bereich mit durchgezogenen Rändern), Kohlenstoffabscheidung und geologische Speicherung (CCS) mit MEA-Nachverbrennungsabscheidung (dunkelgrüner Bereich mit gestrichelten Rändern) , CCS mit Oxy-Fuel-Verbrennung (blauer Bereich mit gepunkteten Rändern), kalzinierter Tonzement (violetter Bereich mit gestrichelten gepunkteten Rändern), CCS mit MEA-Nachverbrennungsabscheidung und CO2-Mineralisierung (beiger Bereich mit durchgezogenen Rändern), CCS mit Oxy-Fuel Verbrennung und CO2-Mineralisierung (roter Bereich mit gestrichelten Rändern) und CO2-Mineralisierung (schwarze gestrichelte Linie). Transportannahmen: für CCS Transport 100–2000 km Offshore-Pipeline; für kalzinierten Tonzement 100–2000 km Transport von Futtermineralien; Für die CO2-Mineralisierung werden die gleichen Annahmen wie in diesem Dokument zugrunde gelegt, 1200 km Transport von Futtermineralien (Ergänzungstabelle 15).

Diese Studie zeigte, dass die CO2-Mineralisierung die CO2e-Emissionen aus der Zementproduktion um 8–33 % reduzieren und gleichzeitig einen positiven Geschäftsfall generieren kann, wenn mindestens zwei Bedingungen erfüllt sind: 1) SCMCCU muss weithin als Zementersatz akzeptiert und standardisiert werden und 2) die Produktion von SCMCCU müssen Anspruch auf ETS-Gutschriften oder ähnliches haben. Darüber hinaus stieg die Zahl positiver Geschäftsfälle, wenn die Ausgangsmineralien in relativ geringer Entfernung verfügbar sind (<~450 km ohne Schiffstransport oder 2000 km, wenn Schiffstransport möglich ist) und wenn der produzierte Zementersatz keine hohen Anteile an Kieselsäure erfordert. Wir haben gezeigt, dass SCMCCU einen Wettbewerbsvorteil gegenüber vielen anderen Maßnahmen zur CO2e-Emissionsreduzierung haben kann, da diese mit einer wirtschaftlichen Belastung verbunden sind, während SCMCCU potenzielle Einnahmen generiert.

In Anbetracht der ersten Bedingung deuten erste Studien zwar darauf hin, dass die Verwendung von SCMCCU gemischt mit gewöhnlichem Portlandzement machbar ist (Ergänzende Anmerkung 3), aber es werden exakte Mischungen benötigt, die den Anforderungen der Bauindustrie (z. B. Druckfestigkeit, Wasserbedarf, Aushärtezeit) genügen formuliert, getestet und standardisiert werden. Wir haben gezeigt, dass die vorgeschlagenen Prozessrouten eine Vielzahl von Mischungen liefern können, was Flexibilität bei der Herstellung genau der erforderlichen Formulierungen ermöglichen sollte. Was den Transport von Futtermineralien anbelangt, haben wir zwar gezeigt, dass die Kosten des Mineraltransports durch die erzielten Einnahmen ausgeglichen werden können, die wirtschaftliche Rentabilität verschlechtert sich jedoch, wenn Mineralien nicht in der Nähe verfügbar sind, was den SCMCCU-Einsatz insbesondere auf die Standorte beschränkt, an denen Mineralien regional abgebaut werden können , z. B. in der Nähe von Norwegen, Italien, Griechenland oder Spanien20,24,45, unter anderem. Darüber hinaus könnten die Transportkosten gesenkt werden, wenn die Rohstoffe teilweise oder vollständig durch alkalische Abfälle aus anderen Industriezweigen ersetzt werden könnten, was in künftigen Forschungsarbeiten berücksichtigt werden muss. Während wir zeigen, dass SCMCCU-Zementmischungen die Emissionen im Vergleich zu gewöhnlichem Portlandzement wirtschaftlich reduzieren können, müssen weitere Untersuchungen zu den wirtschaftlichen und ökologischen Auswirkungen des Ersatzes minderwertiger Zemente wie Portlandstahlhüttenzement durch Zementmischungen mit SCMCCU durchgeführt werden.

Um eine vollständige Dekarbonisierung der Zementindustrie zu erreichen (d. h. über das hinaus, was SCMCCU wirtschaftlich erreichen kann), müssen möglicherweise mehrere Ansätze parallel umgesetzt werden8,10. Dies kann zu Synergien mit SCMCCU oder zu Hindernissen für SCMCCU führen. Wir haben gezeigt, dass eine große Synergie durch die Kombination von CCUM mit CO2-Abscheidung und geologischer Speicherung durch die gemeinsame Nutzung der CO2-Abscheidungs- und Kompressionsanlagen, die Nutzung von Skaleneffekten und die Senkung der spezifischen Kapitalkostenbelastung für das CCUM geschaffen werden kann. Umgekehrt könnte sich ein potenzielles Hindernis für SCMCCU aus der gleichzeitigen Einführung anderer SCMs als Mittel zur Emissionsreduzierung ergeben, beispielsweise kalzinierter Ton. Die Silica-Phasen in den anderen SCM8,46 könnten mit denen in SCMCCU konkurrieren, was möglicherweise die Wirksamkeit dieser Kombinationen einschränkt. Da für beide Konzepte (d. h. kalzinierter Ton und CCUM) die Transportkosten für Rohstoffe einen großen Einfluss auf die Gesamtwirtschaftlichkeit haben, könnte eine standortbezogene Auswahl dieser Technologien von Vorteil sein (z. B. können Rohstoffmineralien für die CO2-Mineralisierung gefunden werden). in Norwegen, Italien, Griechenland oder Spanien20,24,45 und Rohstoffe für kalzinierte Tone finden sich in der Tschechischen Republik, Ungarn, Polen oder Süddeutschland47). Zusätzliche Synergien von CCUM mit anderen Strategien zur Emissionsreduzierung könnten sich ergeben, beispielsweise bei der CO2-Aushärtung von Beton, wo eine aktuelle Studie48 zeigte, dass in den meisten Fällen die Verwendung von SCMs mit ähnlichen Kieselsäuregehalten wie dem in dieser Studie untersuchten SCMCCU die Wahrscheinlichkeit des Erreichens von Emissionen erhöhen könnte Reduzierungen des ausgehärteten Betons. Dies legt nahe, dass SCMCCU zusammen mit CO2-Härtungsansätzen angewendet werden könnte. Ebenso kann davon ausgegangen werden, dass die hier untersuchten CO2e-Emissionsreduzierungen eine Ergänzung zu Strategien sind, die CO2-Reaktionen am Ende des Lebenszyklus berücksichtigen49. Ob diese Kombinationen zu einer Gesamtemissionsreduzierung führen würden, muss noch durch eine strenge Lebenszyklusanalyse analysiert werden. Ein weiteres kritisches Hindernis ist die Standardisierung und Akzeptanz von Zementmischungen unter Verwendung von SCMCCU, wo Erfahrungen aus der Einführung neuartiger Zementmischungen mit dem Ziel der Emissionsreduzierung (z. B. Kalksteinzemente) in der Vergangenheit darauf hindeuten, dass es Jahre bis Jahrzehnte dauern könnte, bis eine breite Verbreitung erreicht ist Marktdurchdringung50,51, ein Grund mehr, jetzt mit der Formalisierung dieser Mischungen zu beginnen.

In wirtschaftlicher Hinsicht zeigte die Analyse, dass die technische Leistung des Prozesses, insbesondere die Karbonisierungskinetik, in den von uns vorgeschlagenen Prozessrouten einen geringeren Einfluss auf die endgültigen Produktionskosten hat, was bedeutet, dass sich zusätzliche Forschung daher auf die am wenigsten ausgereiften Bereiche des Prozesses konzentrieren sollte ( d. h. die Trennung von Produkten). Während die Vorbehandlung der Mineralien (Zerkleinern und Mahlen) als ausgereift angesehen werden kann (Technology Readiness Level (TRL) 9), basieren die Mineralisierungsprozesse auf konzeptionellen Prozessentwürfen, die im Labormaßstab validiert wurden33,34,52,53 ( TRL 4). Wir schlugen ein neues Produkttrennungsverfahren vor, das auf begrenzter Labor54- und Grundlagenforschung basiert (TRL 2-3, Ergänzende Anmerkung 4), für das die meisten Forschungsanstrengungen erforderlich sind.

Andere wirtschaftliche Parameter, beispielsweise hohe Stromkosten, könnten ein Hindernis für den Einsatz von CO2-Mineralisierungsprozessen in der Zementindustrie darstellen. Besonders zu berücksichtigen ist der Zinssatz, auf den unsere Ergebnisse sehr empfindlich reagierten: Bei neuen Technologien tendieren sowohl Unternehmen (über die Eigenkapitalrendite) als auch Kreditgeber dazu, höhere Zinssätze zu verlangen, was bedeutet, dass die ersten Anlagen (bis zur Fertigstellung) höhere Zinssätze verlangen Risikominderung) könnten teurer sein, als unsere Analyse ergibt. Durch staatlich garantierte Kredite kann dies umgangen werden, ebenso wie direkte staatliche Subventionen zusätzlich zur oben genannten ETS-Berechtigung.

Die technoökonomische Bewertung (TEA) (siehe Liste der Abkürzungen in der Ergänzungstabelle 16) und das Umsatzmodell wurden in MATLAB spezifiziert, was uns einen einfachen Vergleich verschiedener Szenarien und eine genaue Bewertung verschiedener Annahmen ermöglicht: Technologien mit niedrigem TRL, einschließlich CO2-Mineralisierung, sind von Natur aus vorhanden Aufgrund ihrer unsicheren Natur muss ein detailliertes Prozessdesign oft noch formalisiert werden und die physikalisch-chemischen Mechanismen sind möglicherweise noch nicht vollständig verstanden, sodass umfangreiche Parameter- und/oder Sensitivitätsstudien erforderlich sind, um mögliche wirtschaftliche Designs und Betriebsbedingungen zu bestimmen55. Das MATLAB-Modell löst zunächst die Massen- und Energiebilanzen der Prozesse. Anschließend wird die Ausrüstung automatisch dimensioniert, um die Kapitalkosten (CAPEX) oder das erforderliche Gesamtkapital (TCR) abzuleiten. Anschließend werden die Betriebsausgaben (OPEX) und die gestaffelten Kosten berechnet Produkt (LCOP) sowie dem erwarteten Umsatz (R). Diese Abfolge wurde mehrmals für einen neuen Satz von Annahmen wiederholt, um Kosten- und Umsatz-Hotspots iterativ abzuleiten (ergänzende Abbildung 3).

Wir haben die nivellierten Produktionskosten mit Abzinsung der Kapitalkosten unter Verwendung der erwarteten Lebensdauer der Anlage L und des Gesamtzinses i unter Einbeziehung der Zinsen auf Schulden \({{{{\rm{i}}}}}_{{{{\rm {debt}}}}}\), das Verhältnis von Schulden zu Eigenkapital (DER) sowie die Eigenkapitalrendite (ROE), die die Zinsen widerspiegelt, die für Kredite gezahlt werden müssen, sowie die von den Aktionären des Unternehmens erwarteten Zinsen (siehe Gl . 4 bis Gl. 6). Beachten Sie, dass der Nivellierungsfaktor \(\alpha \), der eine einfache Annualisierung der Kapitalkosten ermöglicht, davon ausgeht, dass die Anlage in einem Jahr gebaut wird. Dies ist eine häufig verwendete Vereinfachung56, die wir hier verwenden, um eine analytische Berechnung des annualisierten TCR zu ermöglichen.

Um die Wirtschaftlichkeit einer ausgereiften Technologie zu bewerten, wollen wir den TCR auf der Grundlage einer N-tel-Anlage schätzen, indem wir dem kürzlich von Rubin et al.37,38 postulierten Ansatz folgen und dabei die Richtlinien für technisch-ökonomische Bewertungen einhalten Technologien zur Kohlenstoffabscheidung und -nutzung57. Wir beginnen mit der Bottom-up-Schätzung der Kosten für das erste seiner Art (FOAK) und nutzen Lernraten, um die N-ten-of-a-kind (NOAK)-Kosten zu bestimmen. Dieser Ansatz ist hier erforderlich, da wir darauf abzielen, eine Frage zu beantworten, wie hoch die Kosten einer ausgereiften Mineralisierungstechnologie sein werden37, sodass wir diese mit den erwarteten Einnahmen vergleichen können.

Aus der Summe der Gesamtdirektkosten (TDC) aller Prozesseinheiten haben wir die Gesamtanlagenkosten (TPC) abgeleitet, auf denen der TCR basiert (siehe Gleichung 7).

Wobei \({f}_{{{{\rm{indirekt}}}}}\), \({f}_{{{{\rm{Prozess}}}}}\), \({f} _{{{{\rm{Projekt}}}}}\) Berücksichtigen Sie indirekte Kosten, Prozess- und Projektkontingenzen. Wir haben den Gesamtkapitalbedarf (TCR, einschließlich Eigentümerkosten und Zinsen während des Baus) für die NOAK-Anlage auf der Grundlage der TPC der FOAK-Anlage berechnet (siehe Gleichung 8):

Dabei stellt N die Anzahl der Anlagen dar, die erforderlich sind, um NOAK zu erreichen, E den Erfahrungsfaktor, i das Interesse während des Baus, \({t}_{{{{\rm{construction}}}}}\) die geschätzte Zeit für den Bau und \({f}_{{{{\rm{Eigentümer}}}}}\) berücksichtigt die Kosten der Eigentümer. Die Produktionskapazität der Anlage für SCM wird durch \({\dot{m}}_{{{{\rm{SCM}}}}}\) dargestellt. Da die Ein-Faktor-Lernrate (LR) als Kostenreduzierung (oder -steigerung) durch Verdoppelung der kumulierten Produktionskapazität definiert ist, haben wir den Erfahrungsfaktor wie folgt abgeleitet56 (siehe Gleichung 9):

Wir haben Lernraten für neuartige Prozesse wie die CO2-Karbonisierung aus einem vergleichbaren Prozess abgeleitet, bei dem Lernkurven aus historischen Daten oder Literaturschätzungen verfügbar waren. Wir haben uns für eine integrierte Vergasung mit kombiniertem Kreislauf und eine Kohlenstaubverbrennung mit CCS entschieden (beide verwenden eine lösungsmittelbasierte CO2-Abscheidung und beinhalten eine umfangreiche Feststoffverarbeitung). Rubin et al.58 berichteten, dass die Lernrate für diese Prozesse zwischen 1,1 % und 20 % liegt. Es musste eine Annahme getroffen werden, wann NOAK erreicht ist, also wie viele Anlagen die Technologie tatsächlich einsetzen werden, bis wir davon ausgehen können, dass die Technologie ausgereift ist. In Anlehnung an Greig et al.39 verwenden wir 20 Werke als Schätzung für das Erreichen der Reife, was einem Marktanteil von 10 % in Westeuropa entspricht, da es in Westeuropa 193 integrierte Zementwerke gibt59, die selbst Klinker produzieren und daher selbst Klinker produzieren könnten Geeignet für die Nutzung der CO2-Mineralisierung. Die verwendeten Annahmen für Kapitalkostenschätzungen sind in der Ergänzungstabelle 11 aufgeführt.

Zur Schätzung der direkten Gesamtkosten wurden zwei Ansätze verwendet: ein Bottom-up-Ansatz, bei dem Kostenfunktionen für ein Gerät (Pumpen, Wärmetauscher usw.) aus dem Aspen Capital Cost Estimator abgeleitet wurden (Ergänzungstabelle 8). Dies wurde erreicht, indem viele verschiedene Designwertkombinationen (Druck, Temperatur, Durchfluss usw.) ausgeführt und die resultierenden Datenpunkte an eine Kurve angepasst wurden, die in unser TEA-Modell implementiert werden konnte; und zweitens ein Top-Down-Ansatz unter Verwendung faktorieller Methoden mit TCR-Schätzungen aus bestehenden Anlagen oder offener Literatur. Da es mehrere detaillierte Kostenschätzungen für die CO2-Abscheidung und -Komprimierung gibt, haben wir für diese Vorgänge den Top-Down-Ansatz verwendet. Für alle anderen Unit Operations haben wir die TPC nach dem Bottom-up-Ansatz berechnet. Der Top-Down-Ansatz ist in Gl. dargestellt. 10, wobei \({\dot{{{{\rm{m}}}}}}_{{{{\rm{i}}}}}\) die Kapazität der Anlage, n den Skalierungsfaktor und I das Kapital darstellt Kostenindex für ein bestimmtes Jahr zur Berücksichtigung der Inflation60:

Für alle nach dem Bottom-up-Ansatz berechneten Einheitsoperationen haben wir den Aspen Capital Cost Estimator verwendet, um konsistente, vergleichbare und aktuelle Schätzungen der Kapitalkosten abzuleiten. Da der Aspen Capital Cost Estimator nur einen diskreten Satz von Designwertkombinationen bewerten kann, haben wir für jedes der vorgeschlagenen Geräte einen Satz Datenpunkte erstellt und mithilfe von Regressionen Kostenkurven abgeleitet, die im TEA-Modell implementiert werden können. Das Ziel dieser Kostenkurven besteht darin, Kosten für Datenpunkte vorhersagen zu können, die zwischen den in Aspen berechneten diskreten Punkten liegen. Für die Extrapolation sollten diese Funktionen nur mit äußerster Vorsicht verwendet werden, da davon ausgegangen werden kann, dass, wenn die Eingabe außerhalb der Grenzen des Aspen Capital Cost Estimator liegt, es technische Einschränkungen beim Bau der Ausrüstung geben kann (z. B. Reaktorgröße und Wand). Stabilitätsprobleme). Wir haben Regressionsansätze auf dem weit verbreiteten Kostenkurvenansatz basiert, der in Lehrbüchern wie Towler und Sinnott60 zu finden ist, den wir bei Bedarf erweitert haben. Wir haben Gl. verwendet. 11 Wenn die Entwurfsparameter als unabhängig angenommen werden können, gilt Gl. 12, wenn die Entwurfsparameter nicht unabhängig sind und Gl. 13, wenn der Einfluss einer Variablen in die entgegengesetzte Richtung der anderen skaliert.

Als Grundlage für die TDC-Schätzung mithilfe des Bottom-up-Ansatzes bestimmt das Modell die Größe der Ausrüstung. Während dies für einige Geräte anspruchslos ist (z. B. für eine Kugelmühle), müssen einige Geräte detaillierter beschrieben werden (z. B. Wärmetauscher). Die Anzahl der identischen Ausrüstungsteile wird vom Modell mit einer einfachen iterativen Heuristik ausgewählt: Zuerst wird die Größe der Ausrüstung bestimmt; Anschließend wird beurteilt, ob die Ausrüstung die maximale Größe für diese Einheit überschreitet (aus Aspen Capital Cost Estimator). Wenn der berechnete Entwurf die Kriterien überschreitet, wird die Aufgabe durch identische Ausrüstungseinheiten aufgeteilt, bis kein einzelnes Teil die maximale Größe überschreitet.

Die mineralischen Vorbehandlungsschritte Zerkleinern und Mahlen wurden von mehreren Forschern untersucht. Eine ausführliche Analyse wurde von Gerdemann et al. veröffentlicht. die angeben, dass 2 kWh tMineral-1 für die Zerkleinerung und zwischen 81 und 97 kWh tMineral-1 für das Mahlen notwendig sind, um die Mineralien für die Karbonisierungsreaktion zu aktivieren28 (Ergänzungstabelle 7). Für das Verfahren werden Backenbrecher und Kugelmühlen aufgrund ihrer geringen Kosten und der weiten Verbreitung in der Zementindustrie in Betracht gezogen. Wir dimensionieren den Brecher nach Materialdurchsatz und die Kugelmühle nach Energiebedarf (Ergänzungstabelle 8).

Das TEA-Modell basiert auf Literaturwerten für die Reaktionsgeschwindigkeit für verschiedene Prozesse und Bedingungen. Alle Studien verwendeten gemeldete Daten für einen Autoklavenlauf in einem Batch-Prozess28,33,34,61,62. Da erwartet wird, dass großtechnische Prozesse mit ihrem großen Bedarf an Ausgangsstoffen als kontinuierliche Reaktion durchgeführt werden, verwendet das Modell kontinuierlich gerührte Tankreaktoren (CSTR). Wir haben die Raumzeit \({{{\rm{\tau }}}}\) verwendet, um die Größe von CSTR-Reaktoren abzuleiten. Unter der Annahme, dass sich die Dichte des Systems während der Reaktion nicht ändert, sind das Volumen von CSTR (V) und die Raumzeit \({{{\rm{\tau }}}}\) wie folgt definiert (siehe Gl. 14 und Gl. 15)63, wobei \({\dot{v}}_{o}\) der Volumenstrom, \({c}_{Ao}\) die Anfangskonzentration des Edukts A und X die Ausdehnung ist der Reaktion und rA die Reaktionsgeschwindigkeit für Edukt A:

Wir haben das Volumen für die Reaktoren unter der Annahme einer Reaktion 1. Ordnung berechnet (siehe Gleichung 16 und Gleichung 17).

Nachdem das Gesamtreaktionsvolumen berechnet wurde, musste jede einzelne Reaktoreinheit entworfen werden. Die apparativen Kosten für die Karbonisierungsreaktoren wurden anhand eines Druckbehälters abgeschätzt. Zuerst haben wir die Reaktorhöhe h und den Radius r mit der minimalen Oberfläche (am nächsten an der Kugel) abgeleitet, um die Materialkosten zu senken.

Zweitens haben wir die Wandstärke tw nach Towler und Sinnott60 berechnet:

Um die Größe und Anzahl der Reaktoren zu bestimmen, verwenden wir die Kriterien minimale Wandstärke entsprechend der typischen maximal zulässigen Spannung64, maximale Wandstärke und maximale Größe des Reaktors, um die Anzahl und Größe der CSTRs abzuleiten.

Für die Trennung von nicht umgesetztem Mineral und den Reaktionsprodukten im direkten Prozessweg schlagen wir den Einsatz von Hydrozyklonen vor. Der Trennprozess wurde in Aspen Plus simuliert, die Annahmen sind in der Ergänzungstabelle 9 aufgeführt. Zur Dimensionierung der Hydrozyklone haben wir in Aspen Plus parametrische Studien durchgeführt, um Punkte des Designraums zu erhalten, an die wir Kurven angepasst haben. Die Anzahl der Zyklone N hängt vom Massenstrom (\(\dot{m}\)) des abgeschiedenen Minerals und der Abscheideleistung (η) ab, während der Durchmesser (d) eine Funktion von η ist. Die beste Übereinstimmung wurde mit der folgenden Beziehung gefunden:

Die Aspen-Simulation zeigte, dass kleine Änderungen der Mineralverteilung, die durch unterschiedliche Umwandlungsraten (z. B. 0,5 statt 0,7 Umwandlung) verursacht werden, das Design oder die Effizienz der Trennung nicht wesentlich verändern (zwischen 0,07 % und 0,3 % Differenz) und daher vernachlässigt wurden dieses Model.

Für die Entwässerung verwendeten wir Vollmantelzentrifugen. Wie in der Literatur berichtet, könnten Vollmantelzentrifugen für die ultrafeine Trennung geeignet sein, hier müssen hohe Rotationsgeschwindigkeiten berücksichtigt werden (>3000 U/min)65. Die Entwässerung wurde in Aspen Plus simuliert und eine parametrische Studie mit verschiedenen Durchmessern, Längen und Rotationsgeschwindigkeiten durchgeführt. Wir haben für jeden Punkt ein optimales Design ausgewählt, bei dem laut Simulation kein Material im Nassstrom verloren geht. Die abgeleiteten Funktionen können wie folgt beschrieben werden, wobei d der Durchmesser, rpm die Zentrifugalgeschwindigkeit und l die Länge ist (siehe Gleichung 24 und Gleichung 25):

Die Produktklassifizierung wird im Direktkarbonisierungsprozess verwendet. Die Klassifizierung zielt darauf ab, Silica (0–1 µm) von MgCO3 (1–5 µm) zu trennen. Die Aspen Plus-Simulation zeigte, dass die Scheibenzentrifuge für diese Aufgabe ausreichend ist. Die Größen für unterschiedliche Durchsätze wurden mithilfe parametrischer Studien in Aspen Plus abgeleitet. Zur Bestimmung einer Designfunktion wurde eine Regression verwendet (siehe Gleichung 26).

Die Wärmetauscher- und Ofengrößen wurden anhand der übertragenen Wärme (\({\dot{Q}}_{HE,i}\)) berechnet, die mithilfe der Shomate-Gleichung abgeleitet wurde. Der allgemeine Ansatz kann wie folgt beschrieben werden (siehe Gleichung 27):

Für die Auslegung von Öfen sind die Leistung und der Volumenstrom ausreichende Eingaben für das TEA-Modell. Für Wärmetauscher, Kristallisatoren und Rotationstrockner wurde die Fläche A abgeleitet, um die Ausrüstung zu dimensionieren (siehe Gleichung 28).

Von den beiden hier untersuchten Prozessen verwendet nur der direkte Karbonisierungsprozess separate CO2-Abscheidungs- und Kompressionsgeräte. Für den direkten Prozessweg wurde eine MEA-Post-Combustion-Capture-Anlage in Betracht gezogen. Nach dem in Gl. gezeigten Top-Down-Ansatz. 10 wurden die MEA-Abscheidungskosten anhand der von Anantharaman et al.32 veröffentlichten Daten berechnet, die speziell für den Fall der CO2-Abscheidung an einem Zementproduktionsstandort geschätzt wurden. Der indirekte Prozess nutzt einen integrierten Ammoniak-Abscheidungsprozess. Nach dem in Gl. gezeigten Top-Down-Ansatz. 10 werden die Kosten für die Ammoniakabscheidung anhand der von Li et al.66 veröffentlichten Daten berechnet. Da beim indirekten Verfahren der CO2-Stripper nicht zum Einsatz kommt, da direkt Ammoniumbicarbonat als CO2-Träger verwendet wird, wurden nur relevante Einheiten der veröffentlichten Daten ausgewählt; Im indirekten Verfahren wurde der CO2-Stripper durch den Additiv-Regenerationsschritt ersetzt.

Bei der Ableitung der Kapitalkostenfunktionen für die Komprimierung hat neuere Literatur gezeigt, dass die Schätzungen stark voneinander abweichen können (d. h. einige Schätzungen weisen Unterschiede von über 1000 % auf)67. Wir verwenden Berechnungen von Van der Spek et al.68 und folgen dabei dem in Gl. dargestellten Top-down-Ansatz. 10. Hier wird eine fünfstufige Kompression nach der MEA-Postcombustion-Capture-Anlage simuliert. Der gewünschte Enddruck wurde bei diesem Papier auf 110 bar eingestellt. Die für den Direktkarbonisierungsprozess verwendeten Drücke liegen in einem ähnlichen Bereich (100–150 bar), daher wird ein Skalierungsansatz verwendet, um die direkten Gesamtkosten für die Kompressoren von oben nach unten abzuschätzen. Wir haben einen Skalierungsfaktor von 0,76 gemäß IEAGHG69 gewählt.

Die OPEX wurden in feste und variable OPEX aufgeteilt. Der feste OPEX deckt die Gehälter der Mitarbeiter \({{{{\rm{C}}}}}_{{{{\rm{Labour}}}}}\) für den Betrieb des Werks, Versicherungen und lokale Steuern ab \({{ {{\rm{C}}}}}_{{{{\rm{Versicherung}}}}}\), Wartung \({{{{\rm{C}}}}}_{{{{\ rm{maintenance}}}}}\) sowie Administration \({{{{\rm{C}}}}}_{{{{\rm{admin}}}}}\) und Support. Die variablen OPEX umfassen die Kosten für Versorgungsbetriebe \({{{{\rm{C}}}}}_{{{{\rm{Strom}}}}\& {{{\rm{natürliche}}}}{{{ \rm{Gas}}}}}\) und Rohstoffe \({{{{\rm{C}}}}}_{{{{\rm{Feed}}}},{{{\rm{total} }}}}\) und Transportkosten. Wir haben Preisdaten aus verschiedenen Publikationen sowie webbasierten Plattformen wie Statista oder Alibaba verwendet. Die Grundlage für die OPEX-Berechnungen ist in der Ergänzungstabelle 12 dargestellt.

Wir haben die festen OPEX anhand des Ansatzes von Peters et al.70 für die Arbeitskosten und für alle anderen festen OPEX nach Anantharaman et al.32 abgeleitet (siehe Gleichungen 29 bis Gleichungen 32).

Die Kostenberechnung der Rohstoffe und Betriebsmittel erfolgte auf Basis der Massen- und Energiebilanzen. Die Kosten für die Rohstoffe und Versorgungsunternehmen wurden mit dem Marktpreis \(\pi \) multipliziert (siehe Gleichung 33 bis Gleichung 35).

Auch die Transportkosten wurden berücksichtigt. Dabei haben wir angenommen, dass die Mineralien nicht weiter als 60 km per LKW und 200 km per Bahn transportiert werden; Entfernungen über 260 km werden per Schiffstransport zurückgelegt21. Da einige Materialien im SCMCCU nicht verwendet werden, müssen sie gelagert werden. Es wurde angenommen, dass der Lagersteinbruch 10 km vom Zementwerk entfernt liegt und per LKW erreichbar ist. Die Kosten wurden anhand unterschiedlicher Preise für Transport \({{{{\rm{\pi }}}}}_{{{{\rm{i}}}}}\) und Entfernungen \({{{{\ rm{dist}}}}}_{{{{\rm{i}}}}}\):

Für die Berechnung der Einnahmen haben wir zunächst ermittelt, wie viel des produzierten Materials in einem Steinbruch gelagert werden muss und welcher Anteil zur Verdrängung der Zementproduktion verwendet werden kann (\({\dot{m}}_{used}\) und gespeichertes Material \({\dot{m}}_{stored}\)). Es gibt zwei Gründe, warum Material gelagert werden muss: Entweder entsteht zu wenig Kieselsäure, so dass ein Teil des inerten Materials abgetrennt und entsorgt werden muss; oder Kieselsäure und inertes Material müssen gelagert werden, wenn die Kapazität der Karbonisierungsanlage \({\dot{m}}_{SC{M}_{CCU}}\) größer ist als das Material, das mit dem Zement vermischt werden könnte \({\dot{m}}_{cemen{t}_{blend}}\) (Siehe Gleichung 37 und Gleichung 38, wobei \({X}_{i}\) der Anteil des Materials i im ist Zementmischung und \({\dot{m}}_{Zement}\) die Gesamtkapazität des Zementwerks).

Um die durch SCM verursachten CO2e-Emissionen zu bewerten, wurden Berechnungen von Ostovari et al.21 angepasst. In Anlehnung an Ostovari et al.21 werden die Auswirkungen des Klimawandels gemäß dem Zwischenstaatlichen Gremium für Klimaänderungen berechnet, indem die Empfehlungen der Europäischen Kommission im International Reference Life Cycle Data Handbook71 befolgt werden. Um die Auswirkungen der analysierten Prozesse auf den Klimawandel zu erfassen, verwendeten wir die Methode des Carbon Footpriting72. Wir haben die Bewertung darauf beschränkt, nur die Auswirkungen des Klimawandels einzubeziehen, die in den CO2e-Emissionen erfasst werden, da wir der Ansicht sind, dass andere Auswirkungen außerhalb des Rahmens dieser technoökonomischen Studie liegen. In den CO2e-Emissionen des Produkts (SCMCCU), eSCMccu, haben wir die Bergbauemissionen und die Additivproduktion der Mineralien berücksichtigt, \({e}_{feed}\), die zusätzlichen Emissionen für den Transport des Minerals zur Anlage, \ ({e}_{t,min}\) und karbonisiertes Material zur Lagerstätte,\(\,{e}_{t,stor}\), zusätzliche Emissionen für Elektrizität, \({e}_{el }\) und Erdgas, \({e}_{ng}\), sowie für den Bau der Anlage, \({e}_{constr}\), als zusätzliche CO2e-Belastung. Von dieser Belastung haben wir die Emissionsreduzierungen durch CO2 abgezogen, das im Produkt gebunden ist, \({{{{\rm{e}}}}}_{{{{\rm{bound}}}}}\), und Emissionen, die durch den Ersatz der Klinkerproduktion durch SCMCCU vermieden werden, \({e}_{replace}\) (siehe Gleichung 39).

Die CO2e-Emissionsreduzierung der Zementmischung (\(\varDelta {{{{\rm{e}}}}}_{{{{\rm{cement}}}},{{{{\rm{SCM}} }}}_{{{{\rm{CCU}}}}}}\)) wird dann wie folgt berechnet, mit \({{{{\rm{e}}}}}_{{{{\ rm{cement}}}}}\) ist der CO2-Fußabdruck einer Tonne gewöhnlichem Portlandzement und \({\dot{{{{\rm{m}}}}}}_{{{{\rm{zement }}}}}\) ist die Kapazität des Zementwerks und \({\dot{m}}_{SCMccu}\) ist die Kapazität des CCUM-Werks (siehe Gleichung 40):

Unter Verwendung der Masse und der Nettoemissionen von SCMCCU und des Zementverkaufspreises \({\pi }_{cement}\) wurde der Gesamtgewinn durch Subtraktion der Produktionskosten vom Umsatz \(R\) abgeleitet.

Unsicherheiten sind bei technoökonomischen Bewertungen im Frühstadium wie dieser CCUM-Studie unvermeidlich. Solche Technologien sind von Natur aus unsicher und erfordern umfangreiche Sensitivitätsstudien, um mögliche wirtschaftliche Designs und Betriebsbedingungen zu bestimmen48,55. Um gründliche technisch-ökonomische Bewertungen durchzuführen, wurde eine Monte-Carlo-Simulation nach einem ersten Screening mit Einzelfaktor-Sensitivitätsanalyse vorgeschlagen, um den gesamten Rechenaufwand für die Monte-Carlo-Simulation zu reduzieren55,57,73,74,75. Wir folgten hier diesem Ansatz, um potenziell einflussreiche Parameter auf Modellergebnisse zu identifizieren, bei denen jeder Eingabeparameter um den gleichen Betrag vom Nominalwert (–50 % bis +50 %) geändert wurde, es sei denn, klare natürliche Grenzen wurden erreicht (z. B. Reaktion). Ertrag, der nicht größer als 1 sein kann) (Ergänzende Abbildung 8). Da der Einfluss vieler Eingabeparameter auf die Ergebnisse Wechselwirkungen mit anderen Eingabeparametern aufweisen kann und selbst eine Wahrscheinlichkeit für das Erreichen eines bestimmten Werts aufweist73, wurde für die Eingabeparameter, die eine hohe Sensitivität zeigten, eine probabilistische Unsicherheitsanalyse in Form einer Monte-Carlo-Simulation durchgeführt in der Einzelfaktoranalyse. Für jeden ausgewählten Parameter haben wir eine Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion nach dem Ansatz von Hawer et al.75 ermittelt und eine Monte-Carlo-Simulation mit 10.000 Durchläufen mit dem Open-Source-Tool UQLAB76 durchgeführt. Die verwendeten Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen sind in der ergänzenden Abbildung 9 und der ergänzenden Tabelle 13 beschrieben.

Die zur Reproduktion dieser Studie erforderlichen Daten wurden in den Zusatzinformationen zur Verfügung gestellt.

Der entwickelte MATLAB-Code wurde als Strunge77 veröffentlicht. Das Modell wurde mit Matlab 2019b entwickelt. Für die Durchführung der Unsicherheitsanalyse wurde UQLab76 Version 1.4.0 verwendet.

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Referenzen herunterladen

Till Strunge wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Projekts CO2MIN (033RC014) gefördert und erhielt ein Stipendium an der Heriot-Watt University. Phil Renforth wird durch das britische Greenhouse Gas Removal Programme finanziert, unterstützt vom Natural Environment Research Council, dem Engineering and Physical Sciences Research Council, dem Economic & Social Research Council und dem Department for Business, Energy & Industrial Strategy unter der Fördernummer. NE/P019943/1. Wir möchten den CO2MIN-Projektpartnern an der RWTH Aachen und Heidelberg Cement für ihre Unterstützung danken, insbesondere möchten wir Herrn Hesam Ostovari und Herrn Dario Kremer für ihr ausführliches Feedback danken.

Forschungszentrum für Kohlenstofflösungen, School of Engineering and Physical Sciences, Heriot-Watt University, Edinburgh, Vereinigtes Königreich

Till Strunge, Phil Renforth & Mijndert Van der Spek

Institut für fortgeschrittene Nachhaltigkeitsstudien eV, Potsdam, Deutschland

Zu Strunge

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TS, PR und MVS haben die Studie entworfen. TS hat die Berechnungen durchgeführt. TS, PR und MVS haben das Manuskript geschrieben.

Korrespondenz mit Till Strunge oder Mijndert Van der Spek.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Communications Earth & Environment dankt Ruth Saint, Andrea Di Maria, Maria Grahn und den anderen, anonymen Gutachtern für ihren Beitrag zum Peer-Review dieser Arbeit. Hauptredakteure: Alessandro Rubino, Joe Aslin. Peer-Reviewer-Berichte sind verfügbar.

Anmerkung des Herausgebers Springer Nature bleibt hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten neutral.

Open Access Dieser Artikel ist unter einer Creative Commons Attribution 4.0 International License lizenziert, die die Nutzung, Weitergabe, Anpassung, Verbreitung und Reproduktion in jedem Medium oder Format erlaubt, sofern Sie den/die ursprünglichen Autor(en) und die Quelle angemessen angeben. Geben Sie einen Link zur Creative Commons-Lizenz an und geben Sie an, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die Bilder oder anderes Material Dritter in diesem Artikel sind in der Creative Commons-Lizenz des Artikels enthalten, sofern in der Quellenangabe für das Material nichts anderes angegeben ist. Wenn Material nicht in der Creative-Commons-Lizenz des Artikels enthalten ist und Ihre beabsichtigte Nutzung nicht gesetzlich zulässig ist oder über die zulässige Nutzung hinausgeht, müssen Sie die Genehmigung direkt vom Urheberrechtsinhaber einholen. Um eine Kopie dieser Lizenz anzuzeigen, besuchen Sie http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Nachdrucke und Genehmigungen

Strunge, T., Renforth, P. & Van der Spek, M. Auf dem Weg zu einem Geschäftsmodell für die CO2-Mineralisierung in der Zementindustrie. Commun Earth Environ 3, 59 (2022). https://doi.org/10.1038/s43247-022-00390-0

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Eingegangen: 08. Juni 2021

Angenommen: 17. Februar 2022

Veröffentlicht: 14. März 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s43247-022-00390-0

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