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Nachhaltigkeit Wie Salzgitter CO2-freien Stahl erzeugt

| Autor / Redakteur: Thomas Isenburg / Sebastian Hofmann

Wasserstoff soll einmal den Kohlenstoff bei der Roheisenproduktion ersetzen. Der Deutsche Stahlproduzent Salzgitter Flachstahl arbeitet an einem Verfahren, Emissionen einzusparen.

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42 Mio. t Rohstahl – so viel produzieren deutsche Stahlhersteller im Jahr.
42 Mio. t Rohstahl – so viel produzieren deutsche Stahlhersteller im Jahr.
(Bild: Salzgitter Flachstahl GmbH (SZFG))

Kaum eine Branche gerät durch Klimaschutzziele wie das Abkommen von Paris so unter Druck wie die Stahlherstellung. In Deutschland werden jährlich knapp 42 Mio. t Rohstahl produziert. Das verursacht einen Ausstoß von knapp 56 Mio. t CO2. Die Stahlkocher unterscheiden zwei Produktionsrouten: Beim sekundären Weg wird Schrott zu Rohstahl eingeschmolzen. Der primäre Weg setzt Eisenerze, zum Beispiel Hämatit (Fe2O3) und Magnetit (Fe3O4) ein. Zur Roheisengewinnung im Hochofenprozess wird diesen Eisenoxiden mithilfe von Kohlenstoff der Sauerstoff entzogen. Dies ist das rund um den Globus das am häufigsten genutzte Verfahren (zu 70 %) und besonders CO2-intensiv.

Auch der deutsche Stahlproduzent Salzgitter Flachstahl, die größte Tochter des Salzgitter-Konzerns, hatte lange auf dieses Verfahren gesetzt und will sich nun nachhaltiger aufstellen. Einer, der das Thema intensiv vorantreibt, ist Dr. Volker Hille, Leiter des „Projektmanagement Hochofenwerk“. Nach der Prüfung einiger technischer Lösungsansätze führte den Stahlprofi und seine Kollegen der Weg zum Wasserstoff, um damit bei SZFG „grünen“ Stahl zu produzieren. Grün ist die Bezeichnung für den Werkstoff dann, wenn seine Produktion ohne Kohlendioxidemission erfolgt.

Emissionsvermeidung anstatt CO2-Verwertung

Dabei setzt die Salzgitter Flachstahl auf die Emissionsvermeidung statt auf eine Entsorgung oder Verwertung des reaktionsträgen Gases. Schon seit langem ist bekannt, dass Wasserstoff die chemische Aufgabe des Kohlenstoffs übernehmen kann – dabei wird dann nur Wasser emittiert. Hierzu sind allerdings spezielle neue Aggregate, sogenannte Direktreduktionsanlagen, erforderlich, denn der Hochofen ist ein schlechter Wasserstoffverwerter und kann auch niemals ganz ohne Koks produzieren.

Solche Direktreduktionsanlagen werden bereits auf Basis von Erdgas industriell betrieben. Dies ist aber nur in Regionen attraktiv, die über günstige Erdgasquellen verfügen, zum Beispiel in Ländern wie Algerien, Iran oder den Staaten im Golf von Mexiko. Da das Erdgas zu einem großen Teil aus in Methan (CH4) gebundenem Wasserstoff besteht, wird auf diesem Weg schon etwa die Hälfte der Kohlendioxidemissionen im Vergleich zum Hochofen vermieden, erklärt Hille.

Die Direktreduktion will Salzgitter nun noch klimafreundlicher gestalten. Unter dem Namen „Salcos – Salzgitter Low CO2 Steelmaking“ wollen die Stahlkocher das Erdgas schrittweise durch grünen Wasserstoff ersetzen, mit dem Ziel, am Ende nur noch Wasser zu emittieren. Das ist kein leichtes Unterfangen, denn dafür muss auch die komplette Energiewirtschaft des Hüttenwerkes auf den Kopf gestellt werden: Bisher decken die beim Produktionsprozess freiwerdenden Kuppelgase alle Energie- und Strombedarfe bei Salzgitter Flachstahl. Beim wasserstoffbasierten Prozess wird dagegen der gesamte Strom zugekauft. Auch deswegen ist der grüne Stahl teurer als der konventionell erzeugter. Im weltweiten Vergleich gelten aber, was die CO2-Bepreisung angeht, nicht überall gleiche Bedingungen. Gerade in China sind in den letzten Jahren große Kapazitäten mit neuer Hochofentechnik entstanden. Darüber reden die Stahlkocher intensiv mit der Politik – denn nur wenn faire Marktbedingungen herrschen, wird Salcos tatsächlich Realität. Bislang investiert das niedersächsische Stahlunternehmen in sieben Windkraftanlagen, einen PEM-Elektrolyseur sowie in eine Hochtemperaturelektrolyse, um Wasserstoff zu produzieren.

Die Rahmenbedingungen schaffen

Wie weit der Weg bis zu Salcos noch ist, zeigt ein oberflächlicher Blick auf die benötigten Energien. Die jetzt im Bau befindliche PEM-Elektrolyse hat zum Beispiel eine Leistung von 2,5 MW, während allein die erste Ausbaustufe von Salcos rund 330 MW Elektrolysekapazität benötigt.

Zur Verdeutlichung der Dimension: Deutschland hat einen Bedarf an elektrischer Energie von etwa 590 TWh. Die Stahlindustrie würde zusätzliche 120 TWh Strom benötigen, um auf die wasserstoffbasierte grüne Stahlroute umzuschwenken. Hille sieht aber eine Möglichkeit, den enormen Wasserstoffbedarf in der Zukunft aus weltweit verteilten Quellen zu decken, die zum Beispiel in Ländern mit günstigen Erzeugungsbedingungen für erneuerbare Energie geschaffen werden müssten.

* Thomas Isenburg ist Wissenschaftsjournalist, Tel. (01 76) 20 04 53 10, presse@thomas-isenburg.de

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