GreenBricks – Die CO₂-neutrale Ziegelei

Aktuell werden in der industriellen Ziegel- bzw. grobkeramischen Industrie, wie auch in anderen energieintensiven Sektoren, mit Erdgas befeuerte Hochtemperatur-Tunnelöfen zum Brennen der Produkte eingesetzt. Die Produktionsprozesse weisen entsprechend hohe energiebedingte CO₂ Emissionen auf. Hinzu kommen signifikante prozessbedingte CO₂ Emissionen, durch die Freisetzung von im Ton enthaltenen Carbonaten und die Verbrennung von Zusatzstoffen (Porosierungsmitteln).

Eine vielversprechende umweltfreundliche Alternative sind elektrische, mit Ökostrom betriebene Brennöfen. Diese Technologie wurde bis dato aber nur für kleine bis mittelgroße Anlagen und Chargenprozesse umgesetzt. Auch bei Porosierungsmitteln, die zur Erzielung einer guten Wärme- als auch Schalldämmung notwendig sind, gibt es erfolgversprechende, kohlenstoffneutrale Alternativen, die noch im großtechnischen Einsatz zu testen und evaluieren sind.

Um die industrielle Herstellung von Ziegeln so weit wie möglich zu dekarbonisieren, verfolgt GreenBricks folgende Ziele:

1. Ganzheitliche Optimierung des Ziegelherstellungsprozesses.
2. Entwicklung neuer CO₂-neutraler Tonmischungen unter Berücksichtigung standortspezifischer Produkt- und Ton-Eigenschaften sowie industrieller Produktionsumgebungen.
3. Optimierung der Gesamtenergieeffizienz im Trockner - Brenner – Wärmepumpen Wärmeverbund und Anpassung der Ziegeltrocknungstechnologie an den neuen Elektroofen und die Tonrezeptur.
4. Optimierung des Betriebs des neuartigen, hocheffizienten, Hochtemperatur-Tunnelofens
5. Skalierung des Konzepts und Bewertung der Übertragbarkeit auf andere Produktionsstätten sowie Technologietransfer in verwandte Sektoren.
6. Sicherung von gesellschaftlicher Akzeptanz und Vertrauen in die entwickelten Lösungen.

Um den Prozess der Ziegelherstellung ganzheitlich zu optimieren, werden in GreenBricks diverse Tools / Technologien entwickelt. Dies beinhaltet vor allem die Erstellung eines digitalen Zwillings des Trockner-Brenner-Wärmepumpen Wärmeverbundes sowie eines Modells zur techno-ökonomischen Optimierung auf Werksebene.

In einem weiteren Schritt werden neue Rezepturen für Tonmischungen mit einem minimalen CO₂-Fußabdruck entwickelt. Dies erfordert ausgefeilte Screening-, Test- und Optimierungsverfahren. Die neu entwickelten Mischungen werden im Ziegelformungs-/Strangpressverfahren, im Trockner und im Brennofen unter realen Produktionsbedingungen sowie an verschiedenen Wienerberger Standorten getestet und optimiert.

Zur Optimierung der Gesamtenergieeffizienz im Trockner - Brenner – Wärmepumpen Wärmeverbund werden das Design des Tunneltrockners und dessen interne und externe Wärmerückgewinnungstechnologien wie z.B. Kompressionswärmepumpen analysiert und adaptiert.

Der gasbefeuerte Brenner wird abgebaut und durch einen neuartigen elektrisch befeuerten Hochtemperaturofen ersetzt. Die Wärmeverteilung im Ofen wird auf verschiedenen Ebenen mittels diverser im Projekt zu entwickelnden Modelle optimiert. Anschließend wird der neue Brennofen schrittweise in Betrieb genommen und bis zu einer Produktionskapazität von 300 Tonnen Ziegel/Tag getestet und evaluiert.

In einem weiteren Schritt wird die Einführung der Technologien auf Werksebene innerhalb der Wienerberger Gruppe vorbereitet und techno-ökonomische Standortanalysen von mindestens fünf Werken in drei Ländern durchgeführt. Zudem wird mittels CFD Modellen evaluiert, inwieweit sich die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse technisch auf die Elektrifizierung von Chargen- und Durchlauföfen für die Herstellung anderer keramischer Produkte oder in anderen Sektoren übertragen lassen.

Schlussendlich ist ein intensiver Dialog mit relevanten industriellen, öffentlichen und politischen Stakeholdern vorgesehen. Damit soll sichergestellt werden, dass die entwickelten Konzepte/Technologien sozial akzeptiert, ökologisch verträglich und ökonomisch umsetzbar sind. Zudem sind umfangreiche Vernetzungsaktivitäten geplant, um eine breite Nutzung der Projektergebnisse und Erkenntnisse in anderen keramischen Sektoren sowie Branchen, die ebenfalls im industriellen Maßstab gasbefeuerte Brenner einsetzen, zu fördern sowie weitere Forschungsprojekte zu initiieren.

Das Projekt soll zu folgenden Ergebnissen führen:

• Ermöglichung einer ganzheitlichen Sichtweise des gesamten Produktionsprozesses durch weitere Digitalisierung des Produktionsablaufes.
• Neue, robuste, Tonmischungen mit keinem bzw. minimalen CO₂ Anteil.
• Weltweit erstmalige großtechnische Demonstration eines CO₂-neutralen Brennofens für Ziegel, die zu einer Reduktion des CO₂ Ausstoß am Demostandort um bis zu 88% führen.
• Roll-out Konzepte für zumindest fünf weitere Wienerbergerstandorte sowie breites Wissen über die technische Durchführbarkeit der Elektrifizierung diverser Brennertypen zur Herstellung verschiedener Produkte in der Keramikindustrie und darüber hinaus.
• Breite öffentliche Bekanntheit und Akzeptanz der durchgeführten Forschungsarbeiten und erzielten Ergebnisse.