Die Stahl-Revolution

Stahl ist einer der wichtigsten Rohstoffe in der Ingenieur- und Konstruktionsbranche und damit in der heutigen Gesellschaft kaum wegzudenken. Allerdings gehört die Stahlindustrie zu den größten CO2-Abgas-Produzenten und sieht sich daher einem starken ökologischen sowie wirtschaftlichen Druck gegenübergestellt.

Da die Emissionen aber zentralisiert, von einigen wenigen Stahlkraftwerken aus, erzeugt werden, stellen diese einen guten Startpunkt für die Dekarbonisierung der Branche dar.

Jede Tonne Stahl emittiert im Durchschnitt 1,85 Tonnen Kohlendioxid. Damit summiert sich der Ausstoß an Treibhausgasen durch die Stahlproduktion auf ca. 8% des weltweiten Ausstoßes.

Nicht nur durch das Pariser Klimaabkommen, sondern auch durch Druck aus Investorenkreisen, der Öffentlichkeit und von der Konkurrenz ist es für Unternehmen essentiell den CO2-Fußabdruck zu reduzieren.

Herstellung von Stahl:

Grundsätzlich gibt es zwei unterschiedliche Methoden in der Stahl-Produktion. Wird Stahl aus Eisenerz erzeugt, so benötigt man Kohle als Reduktionsmittel. In einem Elektrolichtbogenofen wird Stahlschrott umweltfreundlicher verarbeitet.

Ansatzpunkte:

Beim weit verbreiteten herkömmlichen Verfahren im Hochofen gibt es verschiedene Anknüpfungspunkte, um den CO2-Ausstoß zu verringern.

Man kann den Eisenwert in den Rohstoffen maximieren, um so die Effizienz zu erhöhen und so den Bedarf an Kohle als Reduktionsmittel verringern. Außerdem könnten alternative Mittel wie Erdgas, Wasserstoff oder Biomasse als zusätzliches Reagenz verwendet werden, um den Bedarf weiter zu senken. All diese Möglichkeiten bieten allerdings keine vollständig CO2-freie Stahlproduktion, sondern steigern lediglich die Effizienz.

Man kann auch Biomasse als vollständigen Ersatz einsetzen. Diese Methode ist vor allem in Gebieten wie Südamerika denkbar, da die Verfügbarkeit von ausreichend Biomasse dort gegeben ist. In Europa eignet sich diese Methode nicht zur Stahlproduktion, da die Abhängigkeit von Lieferketten zu groß wäre.

Ein effektiver Weg wäre die Produktion aus Eisenerz in Kombination mit Stahlschrott unter Verwendung von Wasserstoff als Reagenz. Das Verfahren ersetzt fossile Brennstoffe in der DRI-Produktionsphase durch Wasserstoff, der mit erneuerbarer Energie erzeugt wird. Es stellt eine technisch erprobte Produktionsmethode dar, die eine nahezu emissionsfreie Stahlproduktion ermöglicht. Alle großen europäischen Stahlunternehmen entwickeln oder erproben derzeit wasserstoffbasierte Stahlproduktionsprozesse, wobei entweder Wasserstoff als PCI-Ersatz oder wasserstoffbasierte Direktreduktion verwendet wird.

Grüner Wasserstoff:

Obwohl Wasserstoff eines der am häufigsten vorkommenden Elemente auf der Erde ist, ist er in seiner reinen Form selten. Die Gewinnung von Wasserstoff aus seinen Verbindungen erfordert viel Energie. Obwohl diese Energiequellen vielfältig sein können, ist die populärste Methode der Wasserstoffproduktion kohlendioxidintensiv. Der größte Teil der weltweiten Wasserstoffproduktion besteht aus “grauem Wasserstoff”, der mittels Dampf-Methan-Reformierung hergestellt wird, bei der sowohl Wasserstoff als auch Kohlendioxid entsteht. Im Gegensatz dazu ist der Begriff “blauer Wasserstoff” der Wasserstoffproduktion vorbehalten, die die Abscheidung und Nutzung von Kohlenstoff oder die Speicherung von emittiertem Kohlendioxid beinhaltet. Darüber hinaus ist die stromintensive Elektrolyse von Wasser ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und die einzige kohlenstoffneutrale Technik (vorausgesetzt, erneuerbare Energiequellen können genutzt werden); dies wird als “grüner Wasserstoff” bezeichnet.

Fazit:

Wasserstoff-basierte Stahlproduktion wird die Zukunft dominieren. Allerdings sind einige externe Faktoren wie zum Beispiel die Verfügbarkeit von Strom aus erneuerbaren Energien oder die Sicherheit der Lieferketten zu berücksichtigen. Wenn man Bilanz zieht, kann die Umstellung auf wasserstoffbasierten Stahl nicht von heute auf morgen erfolgen und ist nur eine der Schlüsseltechnologien, die zur Erreichung einer kohlenstoffneutralen Stahlindustrie genutzt werden kann. Es gilt jetzt zu handeln, auch wenn das Ziel des Pariser Abkommens 2050 klimaneutral zu sein, noch “weit” in der Zukunft liegt.