Die Keramikindustrie, eine der historischen Stützen des nichtmetallisch verarbeitenden Gewerbes, reicht von Baustoffen, Sanitärkeramik und Geschirr bis hin zu Kunstkeramik und hochleistungsfähiger technischer Keramik. Sie gehört zudem zu den Industriezweigen mit dem höchsten Bedarf an thermischer Energie im mittleren und hohen Temperaturbereich. Produkte wie Fliesen, Ziegel, Dachziegel, Feuerfestmaterialien und technische Keramik durchlaufen Trocknungs und Brennprozesse, die Temperaturen zwischen 150 °C und über 1.200 °C erfordern, wobei Erdgas fast ausschließlich als Energiequelle dient. Dieser Sektor steht weltweit vor einer doppelten Herausforderung: seinem enormen Energieverbrauch von rund 182 TWh Erdgas pro Jahr und seinem hohen CO₂-Fußabdruck von über 400 Millionen Tonnen CO₂ pro Jahr, was ihn über seine Bedeutung für den Baumarkt hinaus in den Mittelpunkt der Energie- und Klimadebatten rückt. 

Dieser Artikel analysiert die Herausforderungen, denen sich die Keramikbranche gegenübersieht, und untersucht Möglichkeiten zur Verbesserung ihrer Energieeffizienz, wie beispielsweise die Abwärmerückgewinnung und die Elektrifizierung ihrer Produktionsprozesse.

‍Was ist die Herausforderung der Dekarbonisierung in der Keramikindustrie?

Gemäß der Klassifizierung von Cerame-Unie ist die europäische Keramikindustrie in neun Hauptsegmente unterteilt: Ziegel und Fliesen, feuerfeste Materialien, Tonrohre, Blumentöpfe, Geschirr und Zierkeramik, technische Keramik, Sanitärkeramik, Wand und Bodenfliesen sowie Blähton. Allein Fliesen, Ziegel und feuerfeste Materialien machen rund 90 % der Emissionen des Sektors in der EU aus.^1,2

Aus technischer Sicht ist die Keramikherstellung einer der energieintensivsten Industriezweige, was in primarily auf die Verwendung von Hochtemperatur-Thermo Prozessen zurückzuführen ist, bei denen in Rollenöfen bei Temperaturen von über 1.200 °C gebrannt wird. Dadurch ist Energie einer der Hauptkostenfaktoren und eine bedeutende Quelle von CO₂-Emissionen. Zwischen 88 % und 92 % des gesamten Energiebedarfs der Branche entfallen auf thermische Energie, die überwiegend durch die direkte Verbrennung von Erdgas gedeckt wird, während Strom nur eine sekundäre Rolle spielt und zum Antrieb von Motoren und Maschinen dient.^3,4 

In der Europäischen Union ist die Energieintensität der Keramikproduktion besonders ausgeprägt: Die Herstellung einer Tonne Keramikfliesen erfordert etwa 6 GJ (1,67 MWh), wobei allein der Brennprozess etwa 55 % des gesamten thermischen Energieverbrauchs ausmacht. Dies entspricht einem durchschnittlichen Wärmeenergieverbrauch von etwa 1,28 kWh pro Kilogramm gebrannter Fliese (basierend auf dem unteren Heizwert, LHV ^5,6). Solche Zahlen und die starke Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen unterstreichen nicht nur die Dringlichkeit der Integration erneuerbarer Energiequellen, sondern setzen den Sektor auch erheblichen Kosten aufgrund von Energie Preisschwankungen aus und verdeutlichen seine entscheidende Rolle bei den übergeordneten Herausforderungen der Wettbewerbsfähigkeit, Dekarbonisierung und der Einhaltung europäischer Klima- und Industriepolitik.

In diesem allgemeinen Rahmen ist die traditionelle Keramikindustrie kein homogener Markt, sondern weist je nach Produkttyp und seiner Funktion in der Wirtschaft sehr unterschiedliche Profile auf. Der Industry Research report zeigt, dass der Markt aus klar differenzierten Segmenten besteht, von denen jedes seine spezifische Dynamik in Bezug auf Produktion, Wettbewerb und Wertschöpfung aufweist.⁷

‍Wie sehen die Emissionen der Keramikindustrie aus?

Die starke Energieabhängigkeit der Keramikindustrie führt weltweit zu einem erheblichen ökologischen Fußabdruck. Die weltweite Keramikproduktion verursacht jährlich mehr als 400 Millionen Tonnen CO₂, wobei China an der Spitze steht. Allein die Ziegelherstellung verursachte dort 84 Millionen Tonnen CO₂ (2005).

Innerhalb der Europäischen Union stößt der industrielle Keramik-Sektor jährlich rund 19 Millionen Tonnen CO₂ aus, was etwa 1% der vom Emissions Trading Scheme (ETS) erfassten Industrieemissionen entspricht. Davon entfallen 64% auf die Verbrennung von Brennstoffen, 19% auf den Stromverbrauch und 17% auf Prozessemissionen, die 2019 3,34 Millionen Tonnen CO₂ erreichten. In bestimmten Teilsegmenten, wie beispielsweise bei Ziegeln, können die Prozessemissionen zwischen 30% und 60% der Gesamtemissionen ausmachen.²

Neben CO₂ entstehen bei der Keramikherstellung zahlreiche Luftschadstoffe. Nach Angaben der US Environmental Protection Agency (USEPA) fallen bei der Herstellung von Keramikfliesen durchschnittlich 300 kg CO₂ pro Tonne an, dazu kommen weitere Schadstoffe wie CO, NO₂, SO₂ und HF.^8,9 

Die vorwiegende Verbrennung von Erdgas führt zu einem hohen Anteil der Energiekosten an den Gesamtproduktionskosten. Laut Branchenanalysen des Marktes für Sanitärkeramik ¹⁰, macht Energie rund 33 % der Gesamtproduktionskosten aus, was sie zum wichtigsten einzelnen Wettbewerbsfaktor auf den globalen Märkten macht. 71% der gesamten Energiekosten stehen im Zusammenhang mit dem Erdgasverbrauch, wobei allein die Brennphase mehr als die Hälfte des gesamten Gasverbrauchs ausmacht, gefolgt von der Sprühtrocknung ¹¹ . Die Dekarbonisierung der Branche muss mit kosteneffizienten Lösungen einhergehen, um das wirtschaftliche Überleben der Industrie zu sichern. Das bedeutet, dass Lösungen wie Kraftblock, die die Kosten während der Umstellung erheblich senken, der Schlüssel zur Emissionsreduzierung und zu einer erfolgreichen Elektrifizierung sind. 

‍Wie die Keramikindustrie elektrifiziert werden kann

Eine tiefgreifende Dekarbonisierung des Keramik-Sektors erfordert einen vielschichtigen Ansatz: die Elektrifizierung von Hochtemperatur-Wärmeprozessen, den Ausbau erneuerbarer und kohlenstoffarmer Brennstoffe (z. B. Wasserstoff und Biokraftstoffe) sowie die Maximierung der Abwärmerückgewinnung (vorzugsweise unter Verwendung von Luft oder Thermalöl Systemen anstelle von Wasser). Dieser Übergang wird jedoch durch mehrere Faktoren erschwert: steigende Compliance-Kosten, strengere Grenzwerte für Ofen-Emissionen, Wasserknappheit, schwankende Gaspreise und die strukturelle Fragmentierung der Branche, die KMU unverhältnismäßig stark belastet. ^2,3,12 

Die Elektrifizierung, insbesondere für den Brennprozess, sticht bislang als bewährter technologischer Weg zur Dekarbonisierung hervor. Sie hat das Potenzial, direkte Verbrennung-Emissionen zu eliminieren und die Effizienz erheblich zu steigern. Folglich wird der zukünftige Energiemix der Branche nicht nur von Prozessinnovationen, sondern auch von der Verfügbarkeit von kohlenstoffarmen Strom im industriellen Maßstab geprägt sein.

‍Wie können die Prozessschritte in der Keramikindustrie elektrifiziert werden?

Die Keramikproduktion ist, wie in der Ceramic Roadmap to 2050 von Cerame-Unie ² dargelegt, ein kontrollierter Prozess der Mineralumwandlung. Sie stützt sich in erster Linie auf abgebaute Rohstoffe wie Ton, Bauxit und Magnesit. Die Prozessschritte sind in allen Regionen einheitlich: Aufbereitung der Rohstoffe, Formgebung (typischerweise durch Pressen), Trocknung, Glasur und abschließender Hochtemperaturbrand. Der Brand und die anschließenden thermischen Umwandlungen sind die dominierenden Phasen in Bezug auf den Energieverbrauch.

Die Herstellung von Keramikfliesen umfasst in der Regel fünf Hauptschritte.¹³ 

1. Rohstoffe vorbereitung

In der ersten Phase werden Rohstoffe und Zusatzstoffe gemahlen und gemischt, um eine Material-Aufschlämmung herzustellen. Diese Vorbereitung, einschließlich des Mahlens von Körper und Glasur, ist ein energieintensiver Vorgang.

2. Sprühtrocknung

Sobald die Aufschlämmung vorbereitet ist, wird sie durch Sprühtrocknung in ein frei fließendes, granuliertes Pulver umgewandelt, das sich zum Pressen eignet. Bei diesem Verfahren wird die Aufschlämmung zerstäubt und zur schnellen Verdunstung der Feuchtigkeit mit Heißluft (typischerweise 500–600 °C) beaufschlagt ¹⁴. Aus thermischer Sicht ist dies ein äußerst energieintensiver Schritt, der laut einer Studie in Sustainability (MDPI)¹⁵ etwa 36 % des gesamten Wärme-Energieverbrauchs bei der Fliesenherstellung ausmacht. Dieser Prozess lässt sich besonders gut mit Elektrifizierung Lösungen wie Kraftblock kombinieren: Die Heißluft wird aus dem Wärmespeicher zugeführt, der zuvor mit sauberem Strom aus Zeiten mit niedrigen Strompreisen aufgeladen wurde. Dies verbindet Kosteneffizienz mit einer unveränderten Produktionsablauf.

3. Formgebung

Das aufbereitete Pulver wird geformt, meist durch Pressen in Stahlformen, um einen „Green Body“ (ungebrannte Keramik) zu erhalten. Bei Produkten wie Sanitärkeramik erfolgt die Formgebung durch Gießen in Gipsformen vor dem Trocknen und Glasieren ¹⁶. 

4. Trocknen des geformten Körpers

Der Grünkörper enthält Restfeuchtigkeit, die sorgfältig entfernt werden muss, um Verziehen oder Risse zu vermeiden. Diese Trocknungsphase findet bei niedrigeren Temperaturen statt, typischerweise 150–250 °C, und beinhaltet die Verdunstung von reinem Wasser. Laut den Berichten von MDPI und Iberdrola macht dies etwa 9 % des gesamten Wärme-Energieverbrauchs aus. Die Trocknung des Formkörpers kann auch mit Energie aus Wärmespeichern ohne technische Bedenken erfolgen.

5.  Brennen (Kernumwandlung)

Das Brennen ist der entscheidende letzte Schritt, der die Umwandlung des keramik- förmigen Körpers durch Dehydratisierung, Karbonat, Zerfall, Phasenübergänge und Sinter Reaktionen vorantreibt und zur Verdichtung führt. In dieser Phase wird der Großteil der thermischen Energie verbraucht, etwa 55 % der Gesamtmenge. In der Einzelfeuerung (Monocottura) bei der Fliesenherstellung werden Körper und Glasur gleichzeitig bei sehr hohen Temperaturen gebrannt, üblicherweise bei 1100–1200 °C. Die Glasur kann je nach Produktfamilie vor oder nach dem Trocknen aufgebracht werden. Bei Sanitärkeramik wird die Glasur vor dem Endbrand auf den getrockneten Körper aufgetragen (ScienceDirect-Link oben).

Das Brennen erfolgt je nach Produkttyp und Produktionsumfang entweder in diskontinuierlichen (Batch) oder kontinuierlichen Öfen. Kontinuierliche Öfen arbeiten ununterbrochen und müssen daher rund um die Uhr be- und entladen werden, was entweder eine 24-Stunden-Besetzung oder automatisierte Puffersysteme erfordert. Batch-Öfen hingegen arbeiten diskontinuierlich, können zwischen den Zyklen abgeschaltet werden und sind flexibler, aber weniger energieeffizient.

6. Endbearbeitung

Nach dem Brennen können die Keramikprodukte letzten Arbeitsschritten unterzogen werden, darunter Polieren, Nachbearbeiten, Oberflächenbehandlungen und Qualitätsprüfung.

Zwar gibt es je nach Produkttyp, Rohstoffen und spezifischen Verfahren Unterschiede, doch die grundlegende thermodynamische Logik bleibt unverändert. Aus Sicht der Dekarbonisierung und der Technik ist die Verteilung des Energiebedarfs entscheidend.

‍

Inwiefern hilft die Wärmespeicherung der Keramikindustrie?

Bei der Sprühtrocknung und der Trocknung von Keramikmassen bietet die Nutzung von Wärme aus thermischer Energie ein klares Potenzial, kostengünstigen Strom aus bestimmten Tageszeiten für die spätere Produktion zu nutzen. Eine von der Queen’s University Belfast veröffentlichte Studie ³ schätzt, dass in der EU 78 % des Energiebedarfs mit derzeit verfügbaren Technologien elektrifiziert werden können und 99 % mit Technologien, die sich in der Entwicklung befinden. Zu den Elektrifizierung Optionen gehören:

• Elektrische Öfen
• E-Heizungen (wie sie von Kraftblock verwendet werden)
• Mikrowellentrocknung in der Zukunft, derzeit auf TRL 3 (Mehr dazu here und here)
• Hybridsysteme, die Strom und Wasserstoff kombinieren, wie im Rahmen des eLITHE Project (vorausgesetzt, Wasserstoff wird irgendwann realisierbar)

In derselben Studie wird jedoch betont, dass die Elektrifizierung großer Hochtemperaturöfen nach wie vor eine „enorme Herausforderung“ darstellt und für Anwendungen im industriellen Maßstab weiterer Untersuchungen bedarf, insbesondere aufgrund der hohen Stromkosten bei der Nutzung von direkt elektrisch betriebenen Anlagen. Eine teilweise Elektrifizierung von Öfen unter Verwendung von Heißluft aus einem Kraftblock-System, ergänzt durch die bereits vorhandenen Gasbrenner, könnte ein wirtschaftlicher Schritt in Richtung vollelektrischer Öfen sein.

Fossile Brennstoffe und deren Preis sind nach wie vor der Hauptgrund dafür, dass die Branche zögert, mit der Elektrifizierung ihrer Produktion zu beginnen. Wie Kraftblock durch den Einsatz seiner Speichereinheit auf dem Strommarkt die Preise senken kann, wird in diesem Whitepaper aufgezeigt.

Zukunft: Energieeffizienz in der Keramikbranche senkt nicht nur die Kosten, sondern auch die Emissionen durch eingespartes Gas. In einem zweiten Artikel werfen wir einen Blick darauf, wie sich Abwärmerückgewinnung und Wärmespeicherung auf die Keramikbranche auswirken können.

‍

References:

¹European Comission: Single Market Economy. Ceramics. Online: https://single-market-economy.ec.europa.eu/sectors/raw-materials/related-industries/non-metallic-products-and-industries/ceramics_en 

²Cerame-Unie. The European Ceramic Industry Asociation. https://www.ceramicroadmap2050.eu/wp-content/uploads/2024/01/ceramic-roadmap-to-2050.pdf

³Queen's University Belfast. Decarbonizing the ceramics industry: A systematic and critical review of policy options, developments and sociotechnical systems https://pureadmin.qub.ac.uk/ws/portalfiles/portal/288308212/Ceramics_V2FV.pdf

⁴Ana Mezquita, Juan Boix, Eliseo Monfort, Gustavo Mallol, Energy saving in ceramic tile kilns: Cooling gas heat recovery, Applied Thermal Engineering, Volume 65, Issues 1–2, 2014, Pages 102-110, ISSN 1359-4311, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359431114000088

⁵European Comission: Design for Resource and Energy efficiency in cerAMic kilns. Online:  https://cordis.europa.eu/project/id/723641/reporting

⁶International Energy Agency(IEA). Tracking Industrial Energy Efficiency and CO2 Emissions. 2023. Online: https://iea.blob.core.windows.net/assets/84e31bc6-6ebd-4026-9060-3c9ae64e4c11/tracking_emissions.pdf

⁷Industry Research. (2026). Traditional ceramics market size, share, growth, and industry analysis. https://www.industryresearch.biz/market-reports/traditional-ceramics-market-114358

⁸Vijerathne DT, Wahala SB and Asmone AS (2025) Advancing environmental sustainability of ceramic tile production: a cradle-to-gate life cycle assessment case study from Sri Lanka. Front. Built Environ. 11:1654253. doi: 10.3389/fbuil.2025.1654253 https://www.frontiersin.org/journals/built-environment/articles/10.3389/fbuil.2025.1654253/full

⁹European Industrial Production Information Exchange (EIPIE). Manufacturing Industry (CER BREF) https://eipie.eu/the-sevilla-process/brefs/ceramic-manufacturing-industry-cer-bref/

¹⁰Verified Market Research. (2025, October 27). Ceramic sanitary ware market is expected to generate a revenue of USD 55.99 billion by 2032, globally, at 6.6% CAGR. GlobeNewswire. https://www.globenewswire.com/news-release/2025/10/27/3174762/0/en/Ceramic-Sanitary-Ware-Market-is-expected-to-generate-a-revenue-of-USD-55-99-Billion-by-2032-Globally-at-6-6-CAGR-Verified-Market-Research.html

¹¹Ancona MA, Branchini L, Ottaviano S, Bignozzi MC, Ferrari B, Mazzanti B, Salvio M, Toro C, Martini F, Benedetti M. Energy and Environmental Assessment of Cogeneration in Ceramic Tiles Industry. Energies. 2023; 16(1):182. https://doi.org/10.3390/en16010182 

¹²European Comission: Making ceramic tile production greener with reused heat. Online: https://cordis.europa.eu/article/id/411496-making-ceramic-tile-production-greener-with-reused-heat

¹³Hussam Jouhara, Navid Khordehgah, Sulaiman Almahmoud, Bertrand Delpech, Amisha Chauhan, Savvas A. Tassou. Waste heat recovery technologies and applications. Thermal Science and Engineering Progress, Volume 6, 2018, Pages 268-289, ISSN 2451-9049,  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451904918300015

¹⁴Iberdrola España. (2025). Estimación de las necesidades eléctricas del sector cerámico de Castellón para planificar la adecuación de las infraestructuras eléctricas. Informe público. https://www.iberdrolaespana.com/documents/d/sesp/informe-publico-estimacion-necesidades-electricas-sector-ceramico-castellon

¹⁵Branca TA, Fornai B, Colla V, Pistelli MI, Faraci EL, Cirilli F, Schröder AJ. Industrial Symbiosis and Energy Efficiency in European Process Industries: A Review. Sustainability. 2021; 13(16):9159. https://doi.org/10.3390/su13169159

¹⁶Kai Ding, Anjie Li, Jingxiang Lv, Fu Gu, Decarbonizing ceramic industry: Technological routes and cost assessment, Journal of Cleaner Production, Volume 419, 2023, 138278, ISSN 0959-6526, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652623024368

¹⁷European Commission. (2017). Cumulative Cost Assessment (CCA) of the EU ceramics industry: Key findings & executive summary (CEPS, Economisti Associati & Ecorys) [PDF]. EU DocsRoom. https://ec.europa.eu/docsroom/documents/25021/attachments/1/translations/en/renditions/native

¹⁸Intel Market Research. (2025, 31 agosto). Traditional Ceramics Market Growth Analysis, Dynamics, Key Players and Innovations, Outlook and Forecast 2025–2032 (Report No. IMR‑10046). IntelMarketResearch.com. https://www.intelmarketresearch.com/traditional-ceramics-market-10046

Dylan D. Furszyfer Del Rio, Benjamin K. Sovacool, Aoife M. Foley, Steve Griffiths, Morgan Bazilian, Jinsoo Kim, David Rooney, Decarbonizing the ceramics industry: A systematic and critical review of policy options, developments and sociotechnical systems, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 157, 2022, 112081, ISSN 1364-0321, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032122000119

‍

‍