Unternehmen Trendthema News
Die wasserstoffbasierte Direktreduktion ist eine Schlüsseltechnologie für die CO2-freie Rohstahlproduktion - Photo: Fraunhofer IKTS
29.09.2020

CO2-Emissionen bei der Stahlproduktion: Von 100 auf 5 Prozent!

Wie kann die Stahlindustrie dazu beitragen, den CO2-Ausstoß zu verringern? Genauer gefragt: Wie lassen sich die CO2-Emissionen bei der Produktion von Rohstahl um bis zu 95 Prozent möglichst effizient reduzieren?

Antworten dazu liefert das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt MACOR der Fraunhofer-Institute IKTS, ISI und UMSICHT sowie der Salzgitter AG. Das Fraunhofer IKTS in Dresden brachte hierbei seine Expertise zur Prozesssimulation und der Hochtemperaturelektrolyse ein und koordinierte das Vorhaben.

Bis 2050 will die Salzgitter AG im Rahmen des SALCOS-Vorhabens (Salzgitter Low CO2 Steelmaking) eine Umstellung hin zur nahezu CO2-freien Rohstahlproduktion abgeschlossen haben. Bislang wird das Eisenoxid im Erz mit Kohle reduziert, was mit hohen CO2-Emissionen
einhergeht – so entfallen ca. sieben Prozent des weltweiten CO2-Ausstoßes auf die Stahlproduktion.

Erzeugt man stattdessen mittels Elektrolyse unter Einbeziehen von Strom aus erneuerbaren Energien grünen Wasserstoff und nutzt diesen statt der Kohle in einem sogenannten Direktreduktionsprozess, lassen sich perspektivisch bis zu 95 Prozent CO2 auf dem Weg zum Rohstahl einsparen. Natürlich gelingt dies nicht von jetzt auf gleich, denn die Umstellung  ist nicht nur mit hohen Investitionskosten verbunden, sondern auch technisch anspruchsvoll.

Doch wie die Umstellung der Stahlherstellung auf ein klimafreundlicheres Verfahren zu bewerten? Was genau bedeutet sie konkret für das integrierte Hüttenwerk der Salzgitter Flachstahl GmbH? Wie viel erneuerbare Energie ist beispielsweise nötig, um eine Tonne CO2
einzusparen? Diese und andere Fragen klärte die »Machbarkeitsstudie zur Reduzierung der CO2-Emissionen im Hüttenwerk unter Nutzung Regenerativer Energien«, kurz MACOR. Angefertigt wurde die vom BMBF geförderte Studie von den drei Fraunhofer-Instituten IKTS, ISI und UMSICHT sowie den Salzgitter-Gesellschaften Salzgitter Flachstahl und Salzgitter Mannesmann Forschung. Während sich das Fraunhofer IKTS vor allem der Prozesssimulation widmete, analysierte das Fraunhofer ISI die Wirtschaftlichkeit unterschiedlicher Verfahrensvarianten.

Die Mitarbeitenden des Fraunhofer UMSICHT untersuchten die Prozesse bei der Direktreduktion sowie die Eigenschaften des reduzierten Eisens. Bei den Salzgitter- Gesellschaften lag der Fokus auf der Erstellung eines Umsetzungsplans für SALCOS, technischen Untersuchungen des direktreduzierten Eisens sowie der ökologischen Bilanzierung.

Eine wichtige Kenngröße ist der Energiebedarf pro Tonne eingespartem CO2. Denn Energie aus erneuerbaren Quellen ist begrenzt – ihr Anteil am gesamten Energiemarkt in Deutschland beträgt derzeit gerade einmal 15 Prozent.

Deshalb stellt sich die Frage: Wo bringt ihr Einsatz den größten Nutzen? Das Ergebnis der Studie: CO2 bei der Rohstahlherstellung zu
vermeiden ist viermal effizienter, als das CO2 aufzufangen und anderen Nutzungen zuzuführen, etwa zur Herstellung von Chemikalien. Die Wasserstoff-basierte Stahlherstellung bietet dabei das größte CO2-Einsparpotenzial von fast 100 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen
Verfahren, wie beispielsweise die Wasserstoffeinblasung im Hochofen. Simulationsrechnungen des IKTS zeigen zudem, dass die Hochtemperaturelektrolyse ein sehr effizientes und wirtschaftliches Verfahren ist, um den benötigten Wasserstoff für die Direktreduktion
im integrierten Hüttenwerk bereitzustellen.

Im Folgeprojekt »Begleitforschung Wasserstoff in der Stahlerzeugung«, kurz BeWiSe – ebenfalls vom BMBF gefördert – widmet sich das bewährte
Konsortium nun weiteren Forschungsarbeiten zur Optimierung der in MACOR untersuchten wasserstoffbasierten Stahlherstellungsroute.

»Die wasserstoffbasierte Direktreduktion ist eine Schlüsseltechnologie zur Reduktion von CO2-Emissionen in der Stahlproduktion. Hier in Sachsen haben wir die Kompetenz, das Thema voranzubringen, insbesondere im Bereich der Hochtemperaturelektrolyse«, ist sich Dr. Matthias Jahn, Abteilungsleiter am Fraunhofer IKTS, sicher. So arbeitet das IKTS federführend mit am Aufbau eines sächsischen Wasserstoff-Kompetenzzentrums, das die Gewinnung von grünem Wasserstoff mit Hilfe der Elektrolyse für die industrielle Produktion vorbereitet.

Und Dr. Alexander Redenius von der Salzgitter Mannesmann Forschung ergänzt: »Im MACOR-Projekt wurde die technische Machbarkeit und Vorteilhaftigkeit unseres SALCOS- Ansatzes bestätigt. Im geplanten Nachfolgeprojekt BeWiSe wollen wir die gewählte Verfahrensroute noch effizienter und nachhaltiger gestalten."

(Quelle: Salzgitter AG)

Schlagworte

CO2Fraunhofer IKTSMACORSalzgitter

Verwandte Artikel

Dr. J. A. Wünning bei der Eröffnung der neuen Hallen in Renningen
06.05.2025

WS Wärmeprozesstechnik weiht zwei neue Hallen ein

Kürzlich feierte die WS Wärmeprozesstechnik die Einweihung von zwei neuen Hallen in Renningen. Passend zum Tanz in den Mai ergriffen dabei rund 500 Gäste die Chance, sich...

3D-Druck ABB Anlagen Biogas Brenner Bund CO2 Container Elektrolyse Elektrolyseur Energie Energiewende Entwicklung Essen EU Gesellschaft Industrie ING LED Neubau Produktentwicklung Rohre Service Technik Umwelt Umweltschutz Unternehmen USA Veranstaltung Wasserstoff
Mehr erfahren
Ubaid Manzoor, Doktorand am MPI-SusMat und Erstautor der Nature-Publikation, beim Lichtbogenofen mit dem er minderwertige Nickelerze mittels Wasserstoffplasma reduziert
02.05.2025

Grünes Nickel für die globale Elektrifizierung

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Nachhaltige Materialien haben ein CO2- freies und energiesparendes Verfahren entwickelt, um Nickel für Batterien, Magnete und E...

ABB Anlagen Bauindustrie CO2 CO2-Emissionen Edelstahl Elektrifizierung Emissionen Energie Ergebnis EU Forschung HZ Industrie ING Klima LED Lichtbogenofen Max-Planck-Institut Metallurgie Produktion Schlacke Schmelze Schmelzen Stahl Stahlproduktion Studie Transport Umwelt USA Verlag Wasserstoff Wirtschaft
Mehr erfahren
Ambrians Hafeninfrastruktur für das zukünftige CO2-Terminal in Bremen
30.04.2025

Positive Studie für CO₂-Terminal im Hafen Bremen

Die geplante Infrastruktur könnte einen entscheidenden Beitrag zur Umsetzung von Carbon Capture & Storage (CCS) in Deutschland leisten

Bremen CO2 Deutschland Emissionen EU Industrie Klage Klima Klimaziel Klimaziele Lieferung Logistik Machbarkeitsstudie Messe Partnerschaft Service Studie Transport Unternehmen Wirtschaft
Mehr erfahren
30.04.2025

Salzgitter AG erhält Bestnote „A“ im CDP-Rating

Die Salzgitter AG ist von der renommierten globalen Non-Profit-Organisation CDP mit der Bestnote „A“ für ihr Engagement im Bereich Klimaschutz ausgezeichnet worden.

2016 Auszeichnung CDP CO2 Dekarbonisierung Deutschland DSV EU HZ Industrie ING Innovation KI Klima Klimaschutz Klimaziel Klimaziele Ltd Partnerschaft Stahl Stahlerzeugung Stahlherstellung Strategie Transformation Umwelt Unternehmen USA Vorstand Wasserstoff Wasserstoffbasiert Wettbewerb Zusammenarbeit
Mehr erfahren
Computergrafik des neuen integrierten Elektrostahlwerks von SSAB in Luleå
29.04.2025

SSAB sichert die Finanzierung des Transformationsprojekts

Der schwedische Stahlhersteller SSAB hat sich ein Finanzierungspaket in Höhe von 2,3 Milliarden Euro für den Bau eines hochmodernen, klimafreundlichen Elektrostahlwerks i...

Bandverzinkung CO2 Einsatzstoffe Eisenschwamm Elektrostahlwerk Emissionen EU Finanzierung Industrie ING Investition Italien Kaltwalzkomplex Klima Metallurgie Nachhaltigkeit Produktion Recycling Roheisen Schmelze Schmelzen Schrott Schweden Stahl Stahlindustrie Stahlproduktion Stahlwerk Strategie Transformation Unternehmen Vorstand Walzwerk Wettbewerb
Mehr erfahren