Durch Direktreduktion entsteht CO2 als Nebenprodukt und soll in den Hochöfen erneut verwendet werden.

Bild: worldsteel/thyssenkrupp steel, Germany

Klimafreundlicher Stahl CO2 im Hochofen recyceln

12.09.2022

Deutschland ist der größte Stahlhersteller der EU. Rund ein Drittel des von der gesamten Industrie in Deutschland ausgestoßenen Kohlendioxids (CO2) entsteht in Hochöfen. Doch eine alternative Prozessroute ist in Sicht, die fast kein CO2 entstehen lässt. Sie wird allerdings erst in vielen Jahren vollständig etabliert sein. Für den Übergang entwickeln Ingenieure unter der Koordination der Universität Duisburg-Essen (UDE) ein Konzept, entstehendes CO2 zu recyceln.

In den kommenden Jahrzehnten stellen die großen Stahlkonzerne auf Direktreduktionsanlagen um, die zunächst mit Erdgas und später mit Wasserstoff betrieben werden. Dabei wird Eisenerz mithilfe von Wasserstoff zu Eisen reduziert. Das anschließende Einschmelzen funktioniert mit regenerativ hergestelltem Strom. Die dabei entstehenden CO2-Emissionen sind mit circa 30 kg pro Tonne Rohstahl zu vernachlässigen.

Doch es wird noch Jahrzehnte dauern, bis die entsprechende Infrastruktur – von der Wasserstofferzeugung bis zur überwiegend CO2-freien Stromerzeugung – komplett steht.

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.

CO2 im Kreislauf behalten

Ingenieure der 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. Dr.-Ing. 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 soeben gestartete Projekt für drei Jahre mit insgesamt 1,2 Mio. Euro.

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