EERSTE EMISSIELOZE CEMENTEN VANAF MEDIO 2025 VERKRIJGBA AR DANKZIJ CARBON CAPTURE Na vele jaren van plannen, engineering en bouwen zal eind dit jaar de carbon capture-installatie van Heidelberg Materials in Brevik (Noorwegen) in gebruik worden genomen. Bij de productie van cement wordt er CO 2 afgevangen en in de Noordzee opgeslagen. Dat biedt de mogelijkheid om vanaf zomer 2025, als eerste cementproducent ter wereld, net-zero cement op industriële schaal op de markt te brengen. Eerst in Europa en dus ook Nederland, vervolgens wereldwijd. Een belangrijke stap naar een klimaatneutrale cementindustrie en klimaatneutraal beton. De opkomst van net-zero cement Z oals bekend is beton, met 14 miljard m 3 per jaar, het meest gebruikte bouwmate - riaal ter wereld. De bouwopgave van woningen, kantoren, fabrieken en infrawerken tot 2050 is vanwege de nog altijd snel groei- ende wereldbevolking (met een netto groei van 80 miljoen mensen per jaar) en stijgende welvaart enorm. In het Klimaatakkoord van Parijs uit 2015 is als doel gesteld dat de opwar - ming van de aarde, ten opzichte van voor de industriële revolutie, onder de 1,5 °C blijft. Om hieraan te voldoen, zal de uitstoot van CO 2 van beton flink naar beneden moeten. Cement als onderdeel van beton is verantwoordelijk voor circa 7% van de wereldwijde CO 2-uitstoot. In Nederland is dit, door het veelvuldig gebruik van hoogovencementen, 1,5%. KLIMA ATNEUTR A AL CEMENT Heidelberg Materials heeft zich geconfor - meerd aan de 1,5 °C-grens en zal in 2030 ten opzichte van 1990 bijna 50% minder CO 2 uit - stoten en in 2050 of eerder klimaatneutraal zijn. Een belangrijke stap naar deze doelstel- ling, een klimaatneutrale cementindustrie, is het afvangen van de bij de productie van cement uitgestoten CO 2. In de klimaatplannen van de Europese Unie is de afvang en opslag van CO 2, ofwel carbon capture and storage (CCS), uitdrukkelijk benoemd als één van de maatregelen om tot CO 2-reductie te komen. Eind dit jaar wordt de eerste carbon capture (CC)-installatie in Brevik in Noorwegen in gebruik genomen (foto 1). Vanaf medio vol- gend jaar leidt dat tot de introductie van net- zero cement, onder de merknaam evoZero. NET-ZERO IN DRIE STAPPEN Bij de productie van portlandklinker wordt kalksteen (CaCO 3) bij hoge temperaturen (ca. 1400 °C) verhit. De kalksteen ontleedt zich in calciumoxide (CaO) en CO 2. De decarbonisatie van de kalksteen is onvermijdelijk in het proces en verantwoordelijk voor ongeveer twee derde van de uitgestoten CO 2. Een derde is het gevolg van het gebruik van brandstoffen voor het ver - hitten van de oven (fig. 2). Om uiteindelijk net-zero cement te produceren, is het belangrijk het aandeel portlandklinker in cement zo laag mogelijk te houden (stap 1). Portlandcement (CEM I) bestaat bijna volledig uit gemalen portlandklinker en heeft een aard - 4 VAKBL AD 3 2024 Auteur Jan Veenstra, Heidelberg Materials 1 Eind dit jaar wordt in Brevik (Noorwegen) CO 2 afgevangen bij de productie van portlandklinker BV 2024-03_art-net-zero-cement.indd 4BV 2024-03_art-net-zero-cement.indd 4 05-09-2024 12:3005-09-2024 12:30 Cement & CO 2 1 6-8-2024Presentatie - HM evoZero RWS Da vy va n Lienden en Jan Veenstra CaCO 3 + warmte CaO + CO 2 CO 2 uit proces 68% CO 2 uit brandstoen 32% De opkomst van net-zero cement opwarmingsvermogen (global warming poten- tial, GWP) van circa 857 kg CO 2-eq/ton. Het in Nederland veel toegepaste hoogovencement CEM III/B 42,5 LH SR, waarbij 70% portlandklin - ker is ver vangen door gegranuleerde hoog - ovenslak, heeft met 270 kg CO 2-eq/ton een aan- zienlijk lager GWP. Het gebruik van zoveel mog elijk alternatieve brandstoffen voor de pro - ductie van portlandklinker helpt de CO 2-uitstoot verder te verlagen (stap 2). De laatste en derde stap naar volledig net-zero cement is het afvan - gen van de vrijgekomen CO 2 tijdens de productie van portlandklinker. Met deze productietechniek kan portlandklinker CO 2-vrij worden gemaakt. Dit vormt de basis voor net-zero cementen. CO 2 AFVANGEN De eerste gesprekken binnen Heidelberg Materials over het op industriële schaal afvan- gen van de uitgestoten CO 2 bij de productie van portlandklinker, dateren uit 2005. Vele duizen- den uren zijn er sindsdien besteed aan de engi- neering van de CC-installatie. Er zijn diverse technieken voor carbon capture (zie kader ' Technieken voor carbon capture'). In Brevik is gekozen voor de aminetechnologie. Dit is een volwassen en bewezen technologie voor het afvangen van CO 2 uit de rookgassen. De tech- niek is in 2014 op kleine schaal getest, het haalbaarheidsonderzoek is in 2016 afgerond. De daadwerkelijke bouw van de installatie is in 2020 gestart en nadert nu haar voltooiing (foto 3). Eind dit jaar zal deze in bedrijf worden genomen. Per jaar zal dan zo'n 400.000 ton CO 2 worden afgevangen. Dit is ongeveer de helft van de totale hoeveelheid uitgestoten CO 2. Naast Brevik, staan er nog twee projecten in de planning die voor de Nederlandse markt belangrijk zijn: Anthemis en Gezero. Het pro- ject Anthemis betreft een in 2028 te bouwen CC-installatie in Antoing (België). Deze fabriek levert momenteel een significant volume aan klinker voor de Nederlandse markt. Hier zal circa 800.000 ton CO 2 per jaar worden afgevan- gen, wat gelijk staat aan 97% van de totale uit - stoot. Gezero betreft een CC-installatie in Geseke (Duitsland). De afvangcapaciteit van die installatie is circa 700.000 ton CO 2 per jaar, ook hier betreft het 97% van de totale uitstoot. Wereldwijd heeft Heidelberg Materials nog diverse andere CC-installaties gepland (fig. 7). OPSL AG ONDER DE ZEEBODEM De afgevangen CO 2 wordt in de cementfabriek vloeibaar en klaar voor transport gemaakt. Het transport en de opslag (storage) zijn onderdeel van het project Northern Lights, een samen- werking tussen Equinor (Noorse overheid), Shell en TotalEnergies. Met speciaal gebouwde 2 Twee derde van de CO?-uitstoot bij de productie van portlandklinker is het gevolg van decarbonisatie, een derde van fossiele brandstoffen voor het verhitten van de oven TECHNIEKEN VOOR CARBON CAPTURE De cementindustrie werkt aan de ontwikkeling van een aantal technieken om CO 2 af te vangen en ver - volgens elders te gebruiken of op te slaan. Alle in ontwikkeling zijnde technieken richten zich op het concentreren van de vrijkomende CO 2. De rookgassen van een cementoven bevatten namelijk grofweg 25% CO 2 en dat is veel te weinig om het efficiënt te kunnen afvangen en te gebruiken of op te slaan. In het artikel 'CO 2-afvang bij de productie van cement' in Betoniek Vakblad 2024/1 worden drie verschil- lende technieken beschreven, namelijk: oxyfuel, amines en separate calcina- tie (Leilac). De CC-installatie vangt bij de productie van portlandklinker 400.000 ton CO 2 per jaar af, ongeveer de helft van de totale CO 2-uitstoot 5 VAKBL AD 3 2024 BV 2024-03_art-net-zero-cement.indd 5BV 2024-03_art-net-zero-cement.indd 5 05-09-2024 12:3005-09-2024 12:30 schepen zal de vloeibare CO 2 van Brevik naar de tussenopslag aan de westkust van Noorwegen (Øygarden) worden gevaren. Vanaf de tussen- opslag gaat het transport verder via een pijplei- ding 100 km uit de kust, naar de opslag in lege gas- en olievelden gelegen op 2,6 km onder de zeebodem (fig. 4). Northern Lights slaat op deze plek nog meer afgevangen CO 2 uit andere industrieën permanent op, waaronder die van de Deense biomassaenergiecentrale Ørsted A snæs (ca. 430.000 ton afgevangen CO 2 per jaar) en kunstmestfabrikant Yara uit Sluiskil. Het op deze manier opslaan van CO 2 wordt al meer dan 30 jaar door de olie- en gasindustrie toegepast en is een bewezen en veilige tech- niek. De opgeslagen CO 2 zal na vele (meer dan duizend) jaren uiteindelijk mineraliseren. CCUS De EU-commissie subsidieert, met de inkom- sten uit verkoop van emissierechten via het Emissions Trading System (zie kader 'ETS'), met miljarden euro's fors in transport- en opslagcapaciteit van CCS- en CCUS-projecten (de U staat voor Utilisation, ofwel het gebruik van CO 2 als grondstof). Naast de al genoemde CC-projecten, wordt momenteel op de Maas - vlakte gewerkt aan het project Porthos (Port of Rotterdam CO 2 Hub and Offshore Storage). Het project omvat de aanleg van een CO 2-trans- portleiding die 25 km uit de kust naar een opslag 3 km onder de zeebodem leidt. Vanaf 2026 kan hier in een periode van 15 jaar circa 37 megaton CO 2 worden opgeslagen. De cement-, afvalverwerkings-, chemische en kunstmestindustrie zullen gebruikmaken van deze opslag. De verwachting is dat de Euro- pese carbon capture-industrie in de toekomst 75.000 tot 170.000 banen zal opleveren in de volledige waardeketen. BOEKHOUDING CARBON BANK Voor het cement uit Brevik worden de CO 2- afvang en emissieboekhouding onafhankelijk nagekeken door het verificatiebedrijf DNV (Det Norske Veritas). Voor de registratie van carbon capture geldt dat de emissierechten voor elke ton aan afgevangen CO 2 slechts één keer op de rekening van de carbon bank kunnen worden bijgeschreven. Dat gebeurt pas op het moment dat de batch CO 2 daadwerkelijk in de lege olie- en gasvelden is opgeslagen. Vanaf dat moment kunnen de rechten gegarandeerd slechts één keer worden uitgegeven. Dit is gewaarborgd door middel van CO 2-kwaliteitscertificaten en het onherroepelijk en transparant registreren van alle transacties en stappen in blockchain, zodat alles herleidbaar is. BESCHIKBA ARHEID Door het afvangen van 400.000 ton CO 2 per jaar, kan in Brevik ongeveer 500.000 ton aan emis - sieloze portlandklinker worden geproduceerd. Afhankelijk van het type cement en portland- klinkeraandeel ligt dat tussen de 600.000 en 1 miljoen ton net-zero cement. Bij een jaarlijkse Europese cementbehoefte van circa 200 miljoen ton is de beschikbaarheid van het emissieloze cement in het begin minder dan 1%. Dat aandeel zal groeien wanneer de komende jaren meer - dere CC-installaties met een grotere capaciteit in gebruik zullen worden genomen. F YSIEK NET-ZERO CEMENT Heidelberg Materials introduceert twee typen net-zero cementen, fysieke en virtuele. De fysieke krijgt als toevoeging 'Brevik' in de merknaam. Dit betreft de cementen die gro- ETS Het Emissions Trading System (ETS) is een systeem voor de handel in emissierechten en een marktin- strument voor het terugdringen van CO 2-uitstoot. Met 1 emissierecht mag een bedrijf 1 ton CO 2 uitsto- ten. Het aantal beschikbare rechten is beperkt en gaat ook nog eens elk jaar omlaag. De prijs voor een emissierecht, de CO 2-prijs, wordt bepaald door vraag en aanbod. Wereldwijd zijn er verschillende emissiehandelssystemen. Nederland doet, samen met nog 29 andere Europese landen, mee aan het Europese systeem voor emissiehandel. Dit EU ETS is in 2005 ingevoerd en is het grootste emissiehandelssysteem ter wereld, met ongeveer 10.000 Europese bedrijven die samen verantwoordelijk zijn voor 45% van de CO 2-uitstoot in de EU. Deze deelname is verplicht. Elk jaar stelt de Europese Commissie vast hoeveel CO 2 de ETS-bedrijven mogen uitstoten, hetgeen gelijk staat aan het aantal emissierechten dat op de markt komt. Het EU ETS wordt in Nederland uitgevoerd door de Nederlandse Emissieautoriteit. Zij verleent de vergun - ningen, houdt toezicht en voert metingen, inspecties, controles en onderzoeken uit. Daarnaast beheert zij he t EU ETS-register, de carbon bank met de rekeningen en emissierechten van de ETS-deelnemers. Bron: emissieautoriteit.nl 3 De CC-installatie in Brevik zal per jaar circa 400.000 ton CO 2 afvangen Heidelberg Materials introduceert vanaf medio 2025 twee typen net-zero cement: fysieke en virtuele 6 VAKBL AD 3 2024 BV 2024-03_art-net-zero-cement.indd 6BV 2024-03_art-net-zero-cement.indd 6 05-09-2024 12:3005-09-2024 12:30 tendeels in Scandinavië op de markt komen. Aangezien in Brevik ongeveer de helft van het CO 2 wordt afgevangen, kan het gaan om hier geproduceerde cementen die compleet of gedeeltelijk emissieloos zijn, of een traditio- neel GWP-profiel hebben. Via het zogenoemde systeem Mass Balance wordt transparant gemaakt bij welke cementen de afgevangen CO 2-emissies zijn verrekend en dat elke ton afgevangen CO 2 maar eenmaal wordt gebruikt. VIRTUEEL NET-ZERO CEMENT Het in Noorwegen geproduceerde net-zero cement wordt nu volledig benut in Scandina- vië. Het is natuurlijk mogelijk dit fysieke net- zero cement naar de rest van Europa te trans - porteren, maar dat betekent extra CO 2-uitstoot door transport. Voor elke geëxporteerde ton cement zou er dan ook weer een ton moeten worden geïmporteerd. Om dit transport te voorkomen, komen er ook virtuele net-zero cementen op de Europese markt. Hierbij wordt het zogenoemde systeem book and claim gehanteerd. Dit is een systeem waarmee spe - cifieke kenmerken van een bepaald fysiek cement, in dit geval het kenmerk aandeel afge - vangen CO 2, kunnen worden losgekoppeld en afzonderlijk worden overgedragen aan een ander cement via een speciaal register (fig. 5). Zowel bij Mass Balance als book and claim vindt er controle plaats door het verificatiebe - drijf DNV. Bij het gebruik van virtuele net-zero cementen kan dus het in het land zelf toege - paste cement worden toegevoegd. Het heeft als voordeel dat de betonmengsels, de ver - werking en de bewaarcondities niet hoeven te worden aangepast. Fysieke en virtuele net- zero cementen zijn dus communicerende vaten: wanneer meer virtueel net-zero cement wordt toegepast, kan er minder fysiek net-zero cement worden toegevoegd. evoZero Carbon Captured | We will o ?er two types of unique net z ero] products evoZero Ca rbon C aptured ? Sa les training 1 2 6-8-2024 Presentatie - HM evoZero RWS Da vy va n Lienden en Jan Veenstra CO2-opslag oshore CO2-opslag 2,6 km onshore tussenopslag transport per schip CO2 wordt bij productie afgevangen en vloeibaar gemaakt 100 km CO2 CO2 4 Afgevangen CO 2 wordt vloeibaar gemaakt en getransporteerd naar de opslag in lege gas- en olievelden onder de zeebodem 5 F ysiek net-zero cement komt uit Brevik (1). Virtueel net-zero cement (2) kan lokaal worden geproduceerd; via book and claim worden emissierechten uit de carbon bank overgedragen REKENEN MET NET-ZERO CEMENT Hoe bereken je het milieuprofiel van virtueel net-zero cement? Een Nederlands voorbeeld. Het GWP-profiel van hoogovencement CEM III/B 42,5 LH SR, bestaande uit 30% klinker en 70% hoogovenslak, is 270 kg CO 2-eq per ton cement. Door deze 270 kg CO 2 uit de eigen car - bon bankrekening te halen, wordt de emissie gereduceerd naar 0 kg CO 2. Daardoor kan de milieukostenindicator (MKI) verlaagd worden van ? 17,30 naar ? 3,80 per ton cement. De andere 10 van de nu 11 milieu-impactcatego- rieën die bepalend zijn voor de MKI blijven immers gelijk (per 1 januari 2025 wordt de MKI berekend op basis van 19 milieu-impactcate -gorieën). In dit voorbeeld wordt naast de CO 2- emissie van de portlandklinker ook de toege - rekende CO 2-emissie van de gegranuleerde hoogovenslak gereduceerd. In een gemiddeld gebouw is beton voor onge - veer de helft verantwoordelijk van de totale CO 2-uitstoot van alle toegepaste bouwmate - rialen. Het toepassen van (virtueel) net-zero c ement heeft daarmee de potentie om een CO 2-reductie van 50% te behalen. Bij toepas - sing van dit type cement in een infrastructu- reel kunstwerk, waar het aandeel beton groter is, zal de reductie van CO 2 nog veel hoger zijn. Virtuele net-zero cementen kunnen lokaal worden geproduceerd; betonmengsels, de verwerking en de bewaarcondities hoeven niet te worden aangepast 7 VAKBL AD 3 2024 BV 2024-03_art-net-zero-cement.indd 7BV 2024-03_art-net-zero-cement.indd 7 05-09-2024 12:3005-09-2024 12:30 Indien met de opdrachtgever is overeengeko- men het principe van Cradle to Grave te hante- ren voor de berekening van de CO 2-emissies voor bouwwerken, kan ook de carbonisatie van de betonconstructie gedurende de levensduur en sloop worden meegerekend. Carbonisatie is de chemische reactie waarbij poriewater op het grensvlak beton/lucht in aanraking komt met CO 2 (uit de buitenlucht), waardoor kalksteen (CaCO 3) wordt gevormd. Dit betekent dat het aandeel beton zelfs CO 2-negatief kan zijn. TOT SLOT De net-zero cementen komen vanaf medio 2025 op de markt en zijn een belangrijke stap naar een klimaatneutrale cementindustrie en kli- maatneutraal beton. Betonproducenten en aan- nemers hoeven met virtuele emissieloze cementen geen aanpassingen te doen aan het productie- en verwerkingsproces, maar hebben wel het voordeel van volledige CO 2-reductie. De beschikbaarheid is in het begin minder dan 1% van de Europese cementbehoefte, maar dat aandeel zal groeien door de komst van meer - dere geplande CC-installaties (fig. 7). Heidel- berg Materials heeft de ambitie het emissieloze cement, voor de introductie en zichtbaarheid, op korte termijn toe te passen in iconische infra- werken en gebouwen, zoals het in 2027 te bou- wen nieuwe Nobel Center in Stockholm. 7 13 8 10 6 11 5 3 4 2 9 14 12 1 *Door de EU genancierde projecten Alle data zijn geschatte startdata van de activiteiten, timing afhankeli\ jk van verschillende factoren, incl. nancieringsbesluit 1 | CCS 2024Brevik, Norway 400 kt CO 2 p.a. 2 | CC 2024*Devnya, Bulgaria OxyCal pilot site 3 | CC 2025Mergelstetten, Germany Oxyfuel pilot 4 | CCU 2025Lengfurt, Germany 70 kt CO 2 p.a. 5 | CC 2026Ennigerloh, Germany LEIL AC1+2, 100 kt CO 2 6 | CCU 2026Sa, Morocco Upscaling capacity 7 | CCUS 2027Edmonton, Canada> 1,000 kt CO 2 p.a. 8 | CCS 2028Padeswood, UK 800 kt CO 2 p.a. 9 | CCUS 2028*Devnya, Bulgaria 800 kt CO 2 p.a. 10 | CCUS 2029Antoing, Belgium 800 kt CO 2 p.a. 11 |CCS 2029*Geseke, Germany 700 kt CO 2 p.a. 12 | CCS 2030Slite, Sweden 1,800 kt CO 2 p.a. 13 | CCUS 2030Mitchell, USA 2,000 kt CO 2 p.a. 14 | CCS 2030Air vault, France 1,000 kt CO 2 p.a. 7 Geplande CC-installaties van Heidelberg Materials wereldwijd 6 Bouw van de CC-installatie in Brevik 8 VAKBL AD 3 2024 BV 2024-03_art-net-zero-cement.indd 8BV 2024-03_art-net-zero-cement.indd 8 05-09-2024 12:3005-09-2024 12:30