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CO2-Einsparung je Tonne Roheisen.
Ziel des Duisburger Stahlherstellers thyssenkrupp Steel ist eine klimaneutrale Stahlproduktion bis 2050. Im Rahmen der Klimatransformation hat das Unternehmen mit Air Liquide und dem Stahlforschungsinstitut BFI am Standort Duisburg einen in dieser Form weltweit bislang einmaligen Versuch gestartet: An einem Hochofen wird Kohlenstaub durch Wasserstoff ersetzt. Das Verfahren ist ein erster wichtiger Schritt in Richtung einer klimaneutralen Stahlerzeugung und trägt zur Gestaltung einer langfristig klimaneutralen Industrie bei.
Die Stahlindustrie zählt zu den industriellen Hauptverursachern von Treibhausgasemissionen in Deutschland. thyssenkrupp Steel produziert am Standort Duisburg jährlich rund elf Millionen Tonnen Stahl. Für die Herstellung einer Tonne Stahl fallen im Schnitt 1,6 Tonnen CO2 an. Entsprechend hoch ist das Einsparpotenzial, das das Unternehmen nun mit einem besonderen Wasserstoffverfahren heben möchte. Bis zu 20 Prozent der CO2-Emissionen sollen auf diese Weise in einem ersten Schritt pro produzierter Tonne Roheisen eingespart werden. Weitere Maßnahmen ermöglichen im langfristigen Projektverlauf eine ganzheitliche Umstellung und nahezu vollständige Reduktion der Emissionen.
Die Produktion von Stahl beginnt mit der Produktion von Roheisen. Das wird heutzutage in der Regel in Hochöfen unter Einsatz von Koks und Einblaskohle aus Eisenerz hergestellt. Auf Basis dieses Produktionsprozesses ist die Stahlindustrie bislang ein bedeutender Emittent von Treibhausgasen. Um eine Senkung der CO2-Emissionen zu erreichen, muss das Verfahren umgestaltet werden – zum Beispiel mit Hilfe alternativer Reduktionsmittel. So setzt thyssenkrupp Steel auf den Einsatz von Wasserstoff. Dieser reagiert dann an Stelle von Koks und Kohlenstaub mit dem Sauerstoff im Eisenerz – statt CO2 entsteht dabei Wasserdampf. Eine Senkung der CO2-Emissionen von bis zu 20 Prozent ist so möglich. Langfristig ermöglichen weitere, grundsätzlichere technologische Veränderungen eine Senkung der Emissionen auf nahezu Null.
„Um ambitionierten Klimaschutz mit einer auch in Zukunft global wettbewerbsfähigen Industrie zu erreichen, müssen industrielle und energieintensive Prozesse wie die Stahlherstellung in Teilen radikal neu gedacht werden. Ich bin froh, dass wir thyssenkrupp Steel, Air Liquide und das BFI hier als innovative Partner an unserer Seite haben.“
Prof. Dr. Andreas Pinkwart, NRW-Wirtschaftsminister
Ab 2022 soll an allen Einblasformen des „Hochofens 9“ in Duisburg Wasserstoff eingesetzt werden, um die Einblaskohle teilweise zu ersetzen. Zudem plant das Unternehmen langfristig die Umstellung der Produktion auf Direktreduktionsanlagen (DRI) auf Basis von Wasserstoff und Elektrolichtbogenöfen, die mit Erneuerbaren Energien betrieben werden. Bis 2050 soll die Hochofenroute dann vollständig durch diese Technologie abgelöst werden. Gemeinsam mit dem Carbon2Chem-Verfahren entsteht so eine klimaneutrale Stahlproduktion. Die Umsetzung der Maßnahmen ist dabei so geplant, dass keine Produktionseinbußen auftreten. Der notwendige Wasserstoff wird in der Testphase vom Projektpartner Air Liquide angeliefert. Das BFI begleitet das Projekt wissenschaftlich.
„Statt Kohlenstoff in Form von Einblaskohle werden wir künftig Wasserstoff als Reduktionsmittel im Hochofen einsetzen. An dieser Stelle des Produktionsprozesses entsteht so ein Einsparpotenzial von rund 20 Prozent des sonst anfallenden CO2.“
Dr. Arnd Köfler, Produktionsvorstand von thyssenkrupp Steel Europe
CO2-Einsparung je Tonne Roheisen.
Schematische Darstellung der Testphase zur Zuführung von Wasserstoff in den Hochofen 9. © thyssenkrupp Steel
Die Stahlindustrie ist aus der industriellen Wertschöpfungskette nicht wegzudenken. Umso notwendiger ist das Um- und Neudenken der Prozesse, um den Sektor angesichts der Herausforderungen des Klimawandels zu sichern und zukunftsfähig zu gestalten. Mit dem Projekt am Hochofen unterstützt thyssenkrupp Steel das Erreichen der Klimaschutzziele und treibt die Entwicklung einer klimaneutralen Industrie weiter voran. Damit leistet das Projekt einen wichtigen Beitrag zum Erhalt des Industriestandortes NRW.