Mit einem neuen Verfahren könnten sich mehrere hundert Millionen Tonnen CO2 pro Jahr in der weltweiten Stahlproduktion einsparen lassen. Wie das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und sein Industriepartner SMS Group mitteilten, arbeitet eine Pilotanlage bereits erfolgreich. Der Clou: Das Verfahren beruhe auf der Modernisierung bestehender Hochofentechnologie, so dass nur moderaten Investitionen erforderlich sein, so das KIT.
8 Prozent der CO2-Emissionen gehen auf das Konto der Stahlproduktion
Das zu lösende Problem hat allerdings gewaltige Ausmaße: Rund acht Prozent der weltweiten CO2-Emissionen gehen laut KIT auf das Konto der Stahlindustrie. „Das muss sich ändern – und zwar schnell“, sagt Professor Olaf Deutschmann vom Institut für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP) des KIT. Langfristig gebe es dank neuer Wasserstofftechnologien zwar eine klimaneutrale Perspektive, doch bis dafür weltweit ausreichend grüner Wasserstoff zur Verfügung stehe und neu gebaute Anlagen in Betrieb gingen, vergingen noch einige Jahre: „In der Klimakrise haben wir dafür keine Zeit, wir müssen schon jetzt gegensteuern.“
Zwei bis vier Prozent der weltweiten direkten CO2-Emissionen könnten eingespart werden
Hier kommt das neu entwickelte Verfahren ins Spiel, das schnell einen deutlichen Effekt auch in konventionellen Anlagen erziele. „Das Potenzial ist enorm. Wir erwarten, dass sich durch die Nachrüstung bestehender Hochöfen bei moderaten Investitionskosten etwa zwei bis vier Prozent der weltweiten direkten CO2-Emissionen einsparen lassen“, so Deutschmann.
Recyceltes CO2 wird zum Gamechanger
Das neue Verfahren setzt beim Rohstoff Eisen an. Die Stahlwerke gewinnen ihn meist direkt aus Bergbauerzen, in denen er in oxidierter Form vorliegt. Üblicherweise erfolgt die Reduktion, also das Entfernen des Sauerstoffs, mithilfe von Koks im Hochofen. Dieser liefert nicht nur als Brennstoff die notwendige Energie für die Schmelze, sondern dient gleichzeitig auch als Reduktionsmittel für die chemische Reaktion. „Koks wird speziell für diesen Zweck in einem energieintensiven Prozess aus fossiler Kohle gewonnen“, sagt Philipp Blanck vom ITCP. „In unserem Verfahren recyceln wir CO2 aus dem Hochofengas mit Kokereigas, um ein Synthesegas mit hohem Wasserstoffanteil zu produzieren, das als Koksersatz im Hochofen genutzt werden kann.“
Bestehende Anlagen können nachgerüstet werden
Um eine bestehende Anlage nachzurüsten, müssen vorhandene Heißwinderzeuger, auch Cowper genannt, modifiziert werden. In diesen Cowpern werden dann Methan und CO2 aus dem Kokereigas zusammen mit CO2 aus dem Hochofengas zu Synthesegas, einem Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, umgesetzt. Dieser Prozess, die sogenannte Trockenreformierung, erfordert eine hohe Temperatur, die zum großen Teil aus der Prozesswärme des Hochofens gewonnen wird. Das Synthesegas wird anschließend in den Hochofen eingeblasen und unterstützt dort die Reduktion des Eisenoxids. „Pro Tonne erzeugtem Stahl können so signifikante Mengen an Koks eingespart werden, was wiederum die spezifischen CO2-Emissionen um bis zu zwölf Prozent senkt“, so Blanck.
Gilles Kass aus der Forschungsabteilung bei SMS Group betonte, die Integration des neuen Verfahrens in das Werk sei nur ein erster Schritt in der Transformation der Stahlindustrie.
