Zement ist das Bindemittel, das dem Beton seine wesentlichen Eigenschaften verleiht: Festigkeit und Dauerhaftigkeit. Vermischt mit Wasser erhärtet der Zement zu festem Stein und verbindet die Gesteinskörnung auch unter Wasser miteinander. Schon die Baumeister der römischen Antike kannten das Prinzip und schufen mit ihrem Opus Caementitium Bauwerke wie das Pantheon in Rom, die Jahrtausende überdauerten und noch heute faszinieren.

Doch erst die Entwicklung des modernen Zements im 19. Jahrhundert ermöglichte den Siegeszug des Betons und verhalf ihm zum Titel „Jahrhundertbaustoff“. Zement wurde so bis heute zum meistverwendeten Industrieprodukt der Welt. Die Zementproduktion beträgt weltweit ca. 4,2 Mrd. t.

Der fertige Portlandzement besteht in der Hauptsache aus Calciumsilicaten und Calciumaluminaten. Die Ausgangs­stoffe zur Herstellung des Portlandzements müssen hauptsächlich Calciumcarbonat (CaCO₃) und Siliciumdioxid (SiO₂) sowie in geringen Mengen Aluminiumoxid und Eisenoxid enthalten. Zu den Gesteinen, die diese Verbindungen liefern, gehören Kalkstein und Ton, die meist getrennt abgebaut und danach im geeigneten Verhältnis gemischt werden, aber auch als Mergel natürlich gemischt vorliegen.

Damit aus diesen Ausgangsstoffen Portlandzementklinker entsteht, müssen sie im Drehofen bei sehr hohen Temperaturen um 1.450 °C gebrannt werden. Dabei muss auch das vor Jahrmillionen in den Rohstoffen eingebundene CO₂ wieder ausgetrieben werden. Diese rohstoffbedingten CO₂-Emissionen bei der Entsäuerung des Kalksteins haben einen Anteil von etwa 60 % an den CO₂-Gesamtemissionen der Zementherstellung. Die restlichen Anteile der CO₂-Emissionen entfallen auf den thermischer Brennstoffenergieeinsatz (Drehofen) und den Einsatz elektrischer Energie, z. B. für das Mahlen der Zemente.

Die deutsche Zementindustrie verfolgt schon seit Beginn des 20. Jahrhunderts zielstrebig Konzepte, CO₂-Emissionen und den Einsatz thermischer und elektrischer Energien zu reduzieren. Dabei werden drei ineinander greifende Ansätze verfolgt

• Reduzierung des Anteils des Portlandzementklinkers im Zement durch Verwendung alternativer Ausgangsstoffe
• Steigerung der Energieeffizienz durch Verbesserung der Verfahrenstechnik
• Ersatz fossiler Brennstoffe durch den Einsatz alternativer Brennstoffe

Durch die Verwendung weiterer hochwertiger Einsatzstoffe bei der Zementmahlung werden nicht nur natürliche Rohstoffvorkommen geschont, sondern vor allem der Klinkergehalt im Zement reduziert und dadurch der Brennstoffverbrauch und die CO₂-Emissionen verringert. In erster Linie kommen in Deutschland neben Klinker als Hauptbestandteile im Zement Hüttensand und ungebrannter Kalkstein sowie in geringerem Maße Flugasche, natürliche Puzzolane oder gebrannter Ölschiefer zum Einsatz. Auf diese Weise ist es gelungen, den so genannten Klinkerzementfaktor in Deutschland von 83 % (1990) auf 71 % (2017) zu senken.

Heute bestehen mehr als 70 % der eingesetzten Zemente aus mehreren Hauptbestandteilen. Positiv für die Umwelt: Die hochwertigen Sekundärstoffe, die dabei den Klinker im Zement ersetzen, müssen nicht für die Zementherstellung produziert werden, verursachen so auch keine CO₂-Emissionen und decken heute bereits 17 % des Rohstoffbedarfs der Branche.

Durch hohe Investitionen in Anlagentechnik hat die Zementindustrie ihre Umweltperformance konsequent verbessert. Der Anlageneffizienzgrad liegt heute bei rund 70 % und damit nahe dem theoretischen Maximum. Ein Beispiel ist die Nutzung von Abwärme aus dem Drehofen, um die Rohstoffe vorzuwärmen und so den Einsatz thermischer Energie bei der Klinkerproduktion zu reduzieren.

Die Entwicklung moderner Mahlverfahren, in denen der aus dem Ofen tretende grobkörnige Zementklinker zum staubfeinen Zement gemahlen wird, erlaubt zudem eine erhebliche Verringerung des Bedarfs an elektrischer Energie.