Klimafreundlicher Stahl CO2 im Hochofen recyceln – Ingenieure entwickeln Übergangslösung

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Die Stahlherstellung ist der größte CO₂-Emittent in der Industrie. Langfristig sollen Direktreduktionsanlagen als alternatives Verfahren die Treibhausgasemissionen hier drastisch senken. Damit schon in der Übergangsphase CO₂ eingespart werden kann, entwickelt ein Team an der Uni Duisburg-Essen ein Konzept, entstehendes CO₂ im Stahlwerk zu recyceln.

Duisburg, Essen – Rund 30 Prozent der industriellen Treibhausgasemissionen stammen aus der Stahlindustrie. Bezogen auf die Gesamtemissionen in Deutschland ist die Stahlbranche für 6 Prozent verantwortlich. Dies schreibt das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz in einer Pressemeldung vom Juni 2021.

Damit die Branche zukunftsfähig bleibt, sollen die großen Stahlkonzerne ihre Produktion in den kommenden Jahrzehnten auf Direktreduktionsanlagen umstellen, die zunächst mit Erdgas und später mit Wasserstoff betrieben werden sollen. Dabei wird Eisenerz mithilfe von Wasserstoff zu Eisen reduziert. Das anschließende Einschmelzen funktioniert mit regenerativ hergestelltem Strom. Die dabei entstehenden CO₂-Emissionen sind mit ca. 30 kg pro Tonne Rohstahl zu vernachlässigen – verglichen mit den 1500 bis 1700 kg CO₂ pro Tonne Rohstahl aktuell. Doch es wird noch Jahrzehnte dauern, bis die entsprechende Infrastruktur komplett steht – von der Wasserstofferzeugung bis zur überwiegend CO₂-freien Stromerzeugung.

Übergangsphase bereits klimafreundlich gestalten

In der Übergangsphase entsteht bei der Direktreduktion hochreines CO₂ als Nebenprodukt, das in Hochöfen wiederverwendet werden soll, denn in den nächsten 20 bis 30 Jahren wird es ein Nebeneinander des klassischen und des neuen Verfahrens geben.

Ingenieure der Universität Duisburg-Essen (UDE) entwickeln daher zusammen mit Thyssenkrupp Steel Europe und der TU Clausthal ein Konzept, wie CO₂ schon kurzfristig direkt im Prozess recycelt werden kann. Ziel des Projekts Nucowin ist es, die grundsätzlichen Fragen der Prozess- und Anlagentechnik zur Umsetzung in den industriellen Maßstab zu beantworten.

„Die große Herausforderung liegt darin, innerhalb der Transformation in der Stahlindustrie, aber auch in anderen industriellen Bereichen, wirtschaftliche Prozesse zu entwickeln, die kein CO₂ mehr in die Atmosphäre abgeben“, erklärt Projektleiter Prof. Rüdiger Deike vom UDE-Institut für Technologien der Metalle. „Dazu sollte man verstehen: Aufgrund ihrer hohen Energiedichte werden Kohlenstoffverbindungen weiterhin unverzichtbar sein, das CO₂ bleibt aber im Kreislauf.“

Innerhalb des Förderprogramms „KlimPro: Vermeidung von klimarelevanten Prozessemissionen in der Industrie“ fördert das Bundesforschungsministerium das nun gestartete Projekt für drei Jahre mit insgesamt 1,2 Mio. Euro.

* B. Vierjahn, CENIDE - Center for Nanointegration Duisburg-Essen, 47057 Duisburg

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