Die chinesische Zementindustrie – heute und morgen

1  Einleitung
Nach 30 Jahren Reformen und der Öffnung gegenüber der restlichen Welt (1978 bis 2008) ist die chinesische Zement­industrie durch ein sehr schnelles Entwicklungstempo gekennzeichnet. Die Entwicklung in China in den letzten 30 Jahren st vergleichbar mit der Situation der wichtigsten westlichen ­Industriestaaten nach dem Zweiten Weltkrieg von 1948 bis 1978 ­(Tabelle 1, 2; Bilder 1, 2). Das heißt, in vergleichbaren 30 Jahren sind die wesentlichen gemeinsamen Merkmale eine Wirtschaft im Aufbruch, ein Pro-Kopf-Bruttosozialprodukt bzw. -Einkommen zwischen 2000 und 4000 US$, ein durchschnittlicher Zementverbrauch von 300 bis 800 kg pro Kopf sowie ein kumulativer Zementverbrauch von 10 bis 15 t.

Nach mehr als 30 Jahren schneller Entwicklung ist die Zementindustrie in den wichtigsten Industrieländern durch das Phänomen einer Trennung zwischen wirtschaftlichem Wachstum und Zementverbrauch gekennzeichnet. Mit anderen Worten, die Zementproduktion hielt nicht Schritt mit dem wachsenden Bruttosozialprodukt. Allgemein ausgedrückt heißt das, dass der Zementverbrauch zwischen 300 kg und 500 kg pro Kopf und Jahr über einen langen Zeitraum stabil war.
 
2    Vorhersage von 2007 bis 2050
Aufgrund der Unausgeglichenheit der Entwicklung in China beträgt der durchschnittliche Zementverbrauch in den östlichen Provinzen zwischen 1,5–2 t pro Kopf und Jahr, während er für das gesamte Land bei ca. 1 t liegt. In einigen Provinzen wie Guangdong, Zhejian und Shangdong wurde 2008 ein negatives Wachstum verzeichnet. Nach unserer Vorhersage werden die entwickelten Regionen an der Ostküste (Tabelle 3) ungefähr 2010 als Erste einen Sättigungsgrad im Zementverbrauch erreicht haben. Das ist im Wesentlichen auf die moderne Wirtschaft zurückzuführen. Die Nachfrage nach Zement in dieser Region ist größer als in anderen Regionen (Tabellen 4–6), wo der Sättigungsgrad zwischen 2015 und 2020 erreicht sein wird. Um 2015 werden die Zentralregion von China und etwa 2020 der westliche Teil Chinas folgen. Der Sättigungspunkt für den Zementverbrauch in China wird zwischen 2015 und 2020 liegen (Tabelle 7). Dem wird sich eine allmähliche Abnahme von Jahr zu Jahr anschließen, bis etwa 2035 ein stabiler Zustand erreicht sein wird.
 
Wenn nach 2035 in einer stabilen Periode des Zementverbrauchs der durchschnittliche Pro-Kopf-Verbrauch an Zement zwischen 300 und 400 kg liegen wird, würde sich bei einer Bevölkerungszahl von 1,6 Mrd. Menschen in China der Gesamtzementverbrauch zwischen 480 und 640 Mio. t bewegen. Bei einem Klinkerfaktor von 0,7 würde die Klinkerproduktion zwischen 336 und 448 Mio. t liegen. Damit würden die CO2-Emissionen auf weniger als 500 Mio. t reduziert werden. Das wäre im Vergleich zu heute eine Reduzierung um die Hälfte.
 
Da nach 2020 der Hochbau (Bild 3) und der Ausbau der Infrastruktur (Bild 4) voll entwickelt sein werden, wird sich deshalb die Nachfrage nach Zement erkennbar abschwächen. Bis dahin wird es außerdem einen Mangel an natürlichen Rohstoffen und Energieressourcen geben, weshalb die Zementindustrie nicht in der Lage sein wird, ihre volle Kapazität auszulasten.

Weiterhin wird die Entwicklung der Gesellschaft und von Wissenschaft und Technik neue Baustoffe hervorbringen, z.  B. aus Holz, sodass der Zement bis 2020 oder 2030 durch eine größere Zahl von anderen Materialien ersetzt werden könnte. Im Ergebnis wird Zement möglicherweise nicht mehr der Baustoff sein, der in großen Mengen verwendet wird. Auf der Grundlage der obigen Analyse ist vorhersehbar, dass der Zementverbrauch dem vorhergesagten Trend in den nächsten
10 oder 20 Jahren folgen wird.
 
Eine zentrale Frage ist, ob die Regierung rechtzeitig eine Strategie der Förderung und Wiederbelebung von Holzbauten betreiben kann. In den nächsten 10 bis 20 Jahren steht eine Förderung der Forstwirtschaft im Vordergrund. Wald ist nicht nur ein Ersatzstoff für Zement und Beton, sondern auch ein großer Absorber von CO2.
 
3    Potenzial zur Verbesserung der Energieeffizienz
Leider steht eine genaue Statistik nicht zur Verfügung. Daher müssen die Methoden zur Berechnung der Energieeffizienz auf der Grundlage der folgenden statistischen Quellen abgeleitet werden:
 
Anhand der Daten in den Tabellen 8 und 9 ist zu erkennen, dass der Energieverbrauch der gesamten chinesischen Zementindustrie im Jahr 2007 142 Mio. tce (tons coal equivalent) betrug. Bei einer Zementproduktion von 1,36 Mrd. t in diesem Jahr und einem Klinkerfaktor von 0,7 beträgt die Klinkererzeugung ca.
952 Mio. t. Für 2008 wird eine Zementproduktion von
1,40 Mrd. t erwartet, was annähernd 1 Mrd. t Klinker entsprechen würde.
 
Aufgrund einer Änderung der statistischen Methodik verfügt der Zementverband nur über die Durchschnittsdaten des gesamten Industriezweigs für den Klinkerwärmeverbrauch und den Zementenergieverbrauch im Jahr 2006. Das bedeutet ein Kohleäquivalent von 130 kg (910 x 4,18 kJ/kg Klinker) für den Klinkerwärmeverbrauch als Durchschnittswert für die gesamte Zementindustrie in China im Jahr 2006 und einen Energieverbrauch von 92 kWh/t Zement. Die praktischen Bestwerte von Firmen liegen jedoch bei 700 x 4,18 kJ/kg Klinker für den Wärmeverbrauch und 68 kWh/t Zement für den Energieverbrauch. Auf der Grundlage der o.  a. Daten lautet die generelle Vorhersage für eine systematische Verbesserung der Energie­effizienz in der Zementindustrie wie folgt:  
 
(1)    Potenzial für die Verbesserung des systematischen Wärmeverbrauchs:
    (0,130 – 0,100) x 1 Mrd. t = 30 Mio. TKGW
    Umgerechnet auf die Reduzierung von CO2:
    30 Mio. TKGW x 2,4 = 72 Mio. t
(2)    Potenzial für die Verbesserung des systematischen Energieverbrauchs:
    (92 – 68) x 1,43 Mrd. t = 34,32 Mrd. kWh;
    Umrechnung auf die Reduzierung von CO2 entsprechend dem gegenwärtigen Kohleverbrauch in chinesischen ­Anlagen (0,370 x 2,4 = 0,89 kg CO2):
    34.32 Mrd. kWh x 0,89 x 10-3 = 30,5 Mio. t.
 
Da der Energieverbrauch von 68 kWh/t Zement nur in einigen Zementwerken in China erreicht wird, hat der Zementverband vorgeschlagen, dass ein Energieverbrauch von 85 kWh/t Zement die Zielstellung für die nahe Zukunft ist. Daher beträgt das Potenzial für Energieeinsparungen in der nächsten Zukunft (92–85) x 1.40 = 9.80 Mrd. kWh. Die zwei genannten Verbesserungen der systematischen Einstellung eines Wärme- und Energieverbrauchs lassen sich frühestens nach 5 bis 10 Jahren verwirklichen.
 
Wenn mit einem Kohleäquivalent von 130 kg pro t Klinker für die gesamte Zementindustrie in China gerechnet wird, beträgt die Wärmeausnutzung beim Klinkerbrennen 45  %. Das ist ein Unterschied von 10  % zu den Spitzenwerten von 55  % in diesem Land. 2005 betrug die Wärmeausnutzung jedoch nur etwa 35  %. Allerdings herrscht derzeit durch die Änderung der statistischen Methode etwas Verwirrung. Dennoch hofft man, die Wärmeausnutzung von 55  % in 10 Jahren für den gesamten Industriezweig zu erreichen.
4    Energieerzeugung durch Abwärme
Energieerzeugung durch Abwärme ist ein Weg zur Verbesserung der Energieeffizienz der Brenntechnik. Mit der Entwicklung von AFR (alternative Brennstoffe und Rohmaterialien) und RDF (Brennstoff aus Müll) erweitert sich die Möglichkeit zur Nutzung von Abwärme in Zementwerken. Die Zahl von Wärmerückgewinnungsanlagen (WHR) nimmt in der chinesischen Zementindustrie zurzeit zu. Mit der Energierückgewinnung verbessert sich in einigen Zementwerken auch der Klinkerwärmeverbrauch. Daher sollte die systematische Wärmeausnutzung unter Berücksichtigung sowohl des Klinkerwärmeverbrauchs als auch der Wärmerückgewinnungsanlagen berechnet werden.
 
Aufgrund der Situation in China bewegt sich die Energie­erzeugung zwischen 30 und 50 kWh/t Klinker. Unter der Annahme, dass die Hälfte des Klinkers in Zementwerken mit Wärmerückgewinnungsanlagen produziert wird, werden die Energieerzeugung aus 500 Mio. t Klinker und die damit verbundenen CO2-Einsparpotenziale besonders deutlich.

    30 x 500 Mio. t = 15 Mrd. kWh
    50 x 500 Mio. t = 25 Mrd. kWh
    150 x 0,89 x 10-3 = 13,35 Mio. t CO2
    250 x 0,89 x 10-3 = 22,25 Mio. t CO2
 
5    Holz als Baustoff
Die Entwicklung von Holzbauten trägt zur Reduzierung der Zementproduktion und zur Verlängerung der Standzeit von ­Gebäuden bei. Ziel ist, Energie einzusparen und Emissionen zu reduzieren. Wenn die Waldfläche in China so groß wäre wie in den europäischen Industriestaaten und in Amerika und die meisten Wohnhäuser mit Holzkonstruktionen errichtet werden würden, gäbe es keinen so hohen Zementbedarf. Außerdem beträgt die durchschnittliche Standzeit chinesischer Gebäude nur 30 Jahre, was mit der Qualität der Materialien und auch mit der Konstruktion und Bauweise zusammen hängt. Daher muss im Vergleich zu Ländern, in denen Gebäude eine durchschnittliche Standzeit von 100 Jahren haben, zweimal mehr Zement produziert werden.
 
Aus Sicht einer langfristigen Entwicklungsstrategie ist es
in China möglich, die Zementproduktion in den nächsten 10 bis 20 Jahren allmählich zu reduzieren, wenn das Prinzip der Nachhaltigkeit eingehalten wird, die Aufforstungsrate höher liegt als die Abholzungsrate und wenn sich allmählich ein Bewußtsein für das Bauen mit Holz entwickelt. Wenn zum Beispiel wie früher Holzkonstruktionen für Gebäude wieder in mehr als 50  % der ländlichen Gegenden eingesetzt werden, wird sich die Nachfrage nach Zement im gesamten Land um die Hälfte reduzieren. Das heißt, die Zementproduktion würde von ungefähr 1,40 Mrd. t (im Jahr 2008) auf ca.
0,6 Mrd. t zurückgehen, auch wenn die Bevölkerung nach
20 Jahren auf 1,6 Mrd. Menschen angewachsen sein sollte. Der durchschnittliche Pro-Kopf-Verbrauch würde dann 375 kg Zement erreichen. Das wäre dann der gleiche oder etwas höhere durchschnittliche Zementverbrauch, wie er gegenwärtig in der Welt (ohne China) ist. Es besteht kein Zweifel, dass ein rechtzeitiges Ergreifen der o.  a. Maßnahmen definitive Auswirkungen auf die Energieeinsparung und die Reduzierung von CO2-Emissionen haben wird.
 
6    Werksstilllegungen und Konsolidierung
Die Zementproduktion (Tabelle 10) nach dem Trockenverfahren mit Zyklonvorwärmer und Vorkalzinator hat weiter rapide zugenommen (55  % im Jahr 2007, mehr als 60  % 2008); rückständige Produktionskapazitäten (hauptsächlich Schachtöfen) wurden weiter abgebaut (2008 betrug ihr Anteil immer noch 40  %), und die Zentralisierung der Industrie verbesserte sich weiter (18  % im Jahr 2007).
 
Nach dem zentralen Plan der Regierung soll die Anzahl der Zementanlagen von 5200 im Jahr 2007 auf 3000 im Jahr 2010 zurückgehen. Davon sollen 70  % nach dem Trockenverfahren mit Zyklonvorwärmer und Vorkalzinator arbeiten. Die Zent­ralisierung des Industriezweiges soll voranschreiten, sodass die zehn größten Zementfirmen 30  % des Marktanteils halten ­(Tabelle 11). Das Ranking der Firmen in Tabelle 11 erfolgte nach dem Digital Cement Network bezüglich der Klinker­produktion im Jahr 2007: die ersten drei sind Conch Cement (68,8 Mio. t Klinker), China United Cement (28,06 Mio. t Klinker) und Shanshiu Cement (20,28 Mio. t Klinker). Die Plätze 4 bis 12 belegen in dieser Reihenfolge: Huaxin, Jidong, Tianrui, ­Sinoma, Lafarge Shui On, Huarun Cement, Jinyu, Hongshi und ­Zhejiang Sanshi. Die Statistik wies aus, dass es 2007 in China
12 Zementkonzerne mit einer projektierten Klinkerkapazität von mehr als 10 Mio. t  gab. Die gesamte Klinkerkapazität dieser Zementfirmen betrug 240 684 Mio. t, was umgerechnet eine Kapazität von 313 123 Mio. t Zement ergibt. Die Zementproduktion 2007 betrug jedoch 1360 Mio. t, und die Zementkapazität der ersten 12 Unternehmen machte nur 23  % aus.
 
Nach dem nationalen Plan von 2007 bis 2008 soll die Zementkapazität des Markts um 136 Mio. t verringert werden, von 2009 bis 2010 sollen weitere 148 Mio. t folgen. Bis 2020 erwartet man, dass der in Ofenanlagen mit Zyklonvorwärmer und Vorkalzinator produzierte Klinker 700 Mio. t erreicht. Die Zementanlagen werden von gegenwärtig 5000 auf 2000 reduziert. Es gibt 10 Zementkonzerne mit einer Kapazität von bis zu
30 Mio. t und 40 Zementfirmen mit einer Kapazität von bis zu 5 Mio. t und mehr.
 
China unterstützte im Wesentlichen das schnelle Wachstum von 12 großen, nationalen Zementkonzernen und 48 regionalen Zementkonzernen, damit große und mittlere Produktions­linien nach dem Trockenverfahren mit Zyklonvorwärmer und Vorkalzinator im großen Maßstab entwickelt wurden.
 
7    Verwendete und erwartete Technologien,
Brennstoffe usw.
Nach dem Plan der Zentralregierung zur Abschaffung veralteter Zementanlagen sollten bis Ende 2008 alle Arten von alten Hohlöfen nach dem Trockenverfahren sowie Nassöfen komplett stillgelegt werden. Erhalten werden alle mechanischen Schachtöfen und Ofenanlagen mit Zyklonvorwärmer und Vorkalzinator einschließlich einiger weniger Schwebegasöfen und Schachtöfen vom Typ JT. Wenn dieser Plan wirksam umgesetzt wird, schätzt man, dass die Öfen mit Zyklonvorwärmer und Vorkalzinator im Jahr 2009 fast 65  % ausmachen werden. Die verbleibenden 35  % der Produktion entfallen im Wesentlichen auf Schachtöfen. Nach der Planung des Landes soll dieser Anteil im Jahr 2010 auf 30  % reduziert werden. Im Jahr 2020 könnten in den abgelegenen Bergregionen noch 5  % bis 10  % der Kapazität auf Schachtöfen entfallen.
 
Nahezu der gesamte Brennstoff in der chinesischen Zementindustrie ist Kohle. Es wird erwartet, dass in der Zukunft wesentlich mehr Sekundärbrennstoffe eingesetzt werden. Dabei ist jedoch gegenwärtig eines der Haupthindernisse, dass Hausmüll nicht getrennt entsorgt wird. Die Zementindustrie ist nicht in der Lage, diesen unsortierten Müll direkt zu verarbeiten. Die eigene Verarbeitung im Zementwerk ist mit dem Problem hoher Kosten verbunden und wird auch nicht von der Politik des Landes unterstützt. In den großen Städten wird Abwasser im Allgemeinen nicht geklärt und wird direkt in die Flüsse
geleitet. Somit wird Klärschlamm im Allgemeinen nicht für die Zementindustrie genutzt. 2009 ging aber Yuexiu-Heidelberger Cement in der Guangdong Provinz als erstes Zementwerk, das Klärschlamm als alternativen Brennstoff nutzt, in Betrieb.

Wenn alternative Brennstoffe und Rohmaterialien oder Brennstoff aus Müll wie in Europa im großen Maßstab in der Zementindustrie genutzt würden, müssten in China in jedem Jahr 150 bis 200 Mio. t kommunaler Müll in der Zementindustrie verarbeitet werden. Damit würde wenigstens ein Viertel der in der Zementindustrie verwendeten Kohle durch diese Sekundärbrennstoffe ersetzt werden. CO2 könnte in der gleichen Größenordnung reduziert werden. Gleichzeitig würde die Qualität der Luft und des Wassers stark verbessert werden.
 
8    Prägnante Ähnlichkeiten mit bzw. Unterschiede
zu anderen Ländern
Aus dem Blickwinkel der Entwicklung war die der chinesischen Zementindustrie in den letzten 30 Jahren der Entwicklung der wichtigsten Industrieländer in den 30 Jahren nach dem Zweiten Weltkrieg ähnlich. Was die Unterschiede im Vergleich zur heutigen Zementindustrie in den Industrieländern betrifft, so haben wir noch immer einen klaren Abstand. Das kann wie folgt in sechs Punkten zusammengefasst werden:
 
(1)    Noch immer sind 40  % der chinesischen Zementindustrie mit veralteter Technik ausgerüstet. Für die Modernisierung brauchen wir weitere zehn Jahre.
(2)    Die Struktur der Industrie ist noch immer segmentiert, und die Integration bewegt sich auf einem niedrigen Niveau. Es werden jedoch Anstrengungen unternommen, das zu ändern. Während es in der gesamten Welt, außer ­China, nur 1500 Zementwerke gibt, werden allein in China mehr als 4000 Zementanlagen und über 1000 Mahlanlagen betrieben. Die Industrie muss noch einen langen Weg in der Zukunft zurücklegen, um eine Umstrukturierung und Konsolidierung zu erreichen.
(3)    Obwohl der Pro-Kopf-Verbrauch an Zement in China bei 1 t liegt und in China etwa die Hälfte der weltweiten Zementproduktion stattfindet, beträgt der kumulative Zementverbrauch immer noch nur rund ein Drittel des Verbrauchs in den Industrieländern. Bezüglich einer kurzfristigen Verbesserung der Energie­effizienz hat die chinesische Zementindustrie wenigstens einen Spielraum von mehr als 10  % im Vergleich zum Spitzenniveau in der Welt.
(4)    Die große Nachfrage nach Zement in China ist darauf zurückzuführen, dass der Anteil von Ziegel- und Betonkonstruktionen in den Gebäuden sehr hoch ist. Dennoch ist der kumulative Zementverbrauch geringer. Das ist ein großer Unterschied zu anderen Ländern. In den Bauten der Industriestaaten spielen Holz- und Stahlkonstruktionen eine größere Rolle, was zu einer schwächeren Nachfrage nach Zement führt.
(5)    China hat die größte Bevölkerung in der Welt. Bau­fläche und Infrastruktur pro Kopf betragen etwa ein Drittel der entsprechenden Werte in den Industrienationen. Gleichzeitig beträgt die durchschnittliche Standzeit von Gebäuden in China nur etwa 30 Jahre, was die Nachfrage nach Zement weiter verstärkt.
(6)    China ist ein sehr bevölkerungsreiches Land und der Druck, für alle Beschäftigung zu schaffen, ist relativ hoch. Die Sicherung der Vollbeschäftigung genießt Priorität in der Regierung. Eine Auswirkung besteht darin, dass die Arbeitsproduktivität pro Kopf in der Zementindustrie nur etwa ein Fünftel bis ein Zehntel der Produktivität in den Industriestaaten beträgt.