Potenziale von Wasserstoff in der Stahlindustrie

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In der Stahlbranche bieten sich insbesondere wasserstoffbasierte Technologansätze als Antwort auf die Herausforderungen der Klimakrise an.

Die zur Eindämmung des Klimawandels von der Politik gesetzten Rahmenbedingungen, wie etwa die Einführung von CO2-Preisen, der Emissionsrechtehandel oder die Vorgabe spezifischer CO2-Minderungsziele, zwingen die Industrie zu einer grundlegenden Transformation. In der Stahlbranche, die allein 28 % der industriebedingten globalen Kohlendioxyd-Emissionen freisetzt, bieten sich insbesondere wasserstoffbasierte Technologieansätze als Antwort auf die Herausforderungen der Klimakrise an.   

Einsatz von Wasserstoff bei der Direktreduktion

Regenerativ erzeugter grüner Wasserstoff lässt sich vergleichsweise einfach im Rahmen des Direkt­reduktionsverfahrens in den Herstellungsprozess von Stahl integrieren. Auf Erdgasbasis wird diese Technologie bereits seit Jahren angewendet (Midrex-Technologie). Dabei reduziert man Eisenerze in Form von Pellets im Schachtofen mit Erdgas anstelle von Koks. Bevor das Erdgas in den Reaktionsreaktor gelangt, wird es in Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff aufgespalten, so dass das Reduktionsgas schon heute zu wesentlichen Teilen aus Wasserstoff besteht. Durch die konsequente Anreicherung der Reduktionsgase mit grünem Wasserstoff ließe es sich sogar vollständig dekarbonisieren.

Erste Pilotprojekte konnten von Mitgliedern der Arbeitsgemeinschaft Großanlagenbau bereits mit Erfolg durchgeführt werden, so dass eine zukunftsweisende Technik vorliegt, um die hohen CO2-Emissionen aus dem Stahlherstellungsprozess zu eliminieren. Da das Direkt­reduktionsverfahren erst wenig verbreitet ist, böte die stärkere Nutzung dieser Methode großes Potenzial, den CO2-Fußabdruck der Stahlerzeugung deutlich zu reduzieren.

Wasserstoff verbessert die Klimabilanz auch auf anderen Routen

Im Jahr 2020 wurden weltweit 74 % des Stahls unter Verwendung von Koks als Reduktionsmittel im Hochofen erzeugt. Da die Produktionskapazität alternativer Lichtbogenöfen von den verfügbaren Schrottqualitäten und -mengen begrenzt wird, ist davon auszugehen, dass die Hochofenroute auch zukünftig das dominierende Verfahren bei der Stahlerzeugung sein wird. Insofern besteht an dieser Stelle das größte Einspar­potential für Klimagasemissionen.

Grüner Wasserstoff kann im begrenzten Umfang direkt in den Hochofen eingeblasen werden, wodurch der Bedarf an Einblaskohle und damit der CO2-Ausstoß der Hochöfen unmittelbar sinkt. Darüber hinaus lässt sich das im sogenannten Gichtgas enthaltene Kohlendioxyd als Rohstoff sinnvoll in anderen Industrien nutzen. Es kann mit Hilfe der CCU (Carbon Capture and Utilisation)-Technologien abgeschieden und anschließend mit grünem Wasserstoff zu synthetischen Kraftstoffen und Chemikalien weiterverarbeitet werden. Neben der Hochofenroute kann Wasserstoff zukünftig auch im Elektrolichtbogenofen (EAF-Route) durch Umstellung der Brennertechnik zur Anwendung kommen. 

Der Großanlagenbau ist Lösungsanbieter für mehr Klimaschutz

Der von der europäischen Politik gesetzte klimapolitische Rahmen erfordert von der Stahlindustrie die Ergreifung von Maßnahmen, die es ihr ermöglichen, spätestens im Jahr 2050 Treibhausgasneutralität zu erreichen.

In allen Nachhaltigkeitsüberlegungen spielt Wasserstoff eine entscheidende Rolle. Aufgabe des Staates und der Politik wird es sein, verlässliche regulatorische und finanziellen Rahmenbedingungen zu schaffen und damit die notwendige wirtschaftliche Planungssicherheit für alle Unternehmen zu gewährleisten.

 

Im Rahmen dieser historischen Transformation sind die metallurgischen Anlagenbauer wichtige Lösungsanbieter, die Technologien zur CO2-Reduktion sowie die dazugehörigen Großanlagen zur Erzeugung von nachhaltigem Stahl liefern und damit die Basis für eine zukunftsfähige Stahlproduktion in Europa legen. Ein Interview zur Rolle des Wasserstoffs von Professor Dr. Hans Ferkel finden Sie hier