Im Projekt „BeWiSer“ der Fraunhofer UMSICHT wird das Potenzial von biogenen Roh- und Reststoffen in der Stahlproduktion erforscht. Das Ziel ist es, fossile Kohlenstoff- und Energieträger durch biogene Abfälle zu ersetzen und die Restemissionen in einem wasserstoffbasierten Stahlwerksprozess weiter zu reduzieren. Besonders interessant ist die Produktion und Verwendung von Biokohle anstelle von fossilen Koksen sowie die Nutzung der Koppelprodukte aus der Biokohle-Erzeugung, insbesondere Wasserstoff.
Stahlindustrie auf dem Weg zu nachhaltiger Produktion mit geringen CO2-Emissionen
Die direkte Reduktion ist ein vielversprechendes Verfahren zur Umstellung der Stahlproduktion auf eine CO2-arme Variante. Die Salzgitter AG arbeitet seit sechs Jahren mit den Fraunhofer-Instituten IKTS, ISI und UMSICHT zusammen, um eine CO2-arme Produktion von Rohstahl durch grünen Wasserstoff zu ermöglichen. In den Forschungsprojekten MACOR und BeWiSe wurde bereits nachgewiesen, dass mit diesem Ansatz die CO2-Emissionen um mindestens 95 % reduziert werden können. Eine CO2-freie Stahlproduktion könnte durch zusätzliche Maßnahmen erreicht werden.
Im Rahmen des SALCOS-Vorhabens plant die Salzgitter AG eine vollständige Umstellung ihrer konventionellen Stahlproduktion auf das Direktreduktionsverfahren mit Wasserstoff. Dieses innovative Verfahren ermöglicht eine erhebliche Reduzierung der CO2-Emissionen im Vergleich zur herkömmlichen Produktion über Hochöfen. Die bauliche Transformation hat bereits begonnen, und bis zum Jahr 2026 wird ein Drittel der Stahlproduktionskapazität auf das CO2-arme Verfahren umgestellt sein. Mit diesem langfristigen Ziel will die Salzgitter AG bis zum Jahr 2033 die gesamte Stahlproduktion CO2-arm gestalten und somit einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leisten.
Im Rahmen des im Juli 2023 gestarteten BMBF-Projekts BeWiSer wird die geplante SALCOS-Verfahrensroute zur Stahlproduktion weiter optimiert. Dabei steht die gesamte Prozesskette der Stahlproduktion im Fokus, um Ressourcen- und Energieeffizienz zu verbessern. Die bereits begonnene bauliche Transformation der Stahlproduktion bei der Salzgitter AG wird wissenschaftlich begleitet, um den Weg zu einer nachhaltigen und umweltfreundlichen Stahlproduktion zu ebnen.
Im Rahmen des Projekts BeWiSer wird intensiv erforscht, wie biogene Stoffe in der Stahlproduktion als Ersatz für fossile Kohle und Erdgas genutzt werden können, um den erforderlichen Kohlenstoffgehalt im Stahl einzustellen. Gleichzeitig wird der effiziente Einsatz von Wasser untersucht, da in der Produktion von grünem Stahl große Mengen an Wasser für die Elektrolyse benötigt werden. Ziel des Projekts ist es, die CO2-Emissionen zu verringern und die Ressourceneffizienz zu verbessern.
Um die Ressourceneffizienz in der Produktion von grünem Stahl zu erhöhen, wird das während der Eisenerzreduktion mit Wasserstoff gebildete Wasser aufbereitet und für die erneute Nutzung vorbereitet. Gleichzeitig werden die eisenhaltigen Stäube, die bei der Verarbeitung entstehen, intern wiederverwertet. Auf diese Weise wird nicht nur der Wasserverbrauch reduziert, sondern auch die Ressourceneffizienz der grünen Stahlproduktion verbessert.
Das Projekt BeWiSer hat bereits wichtige Ergebnisse zur Reduzierung der industriellen CO2-Emissionen durch anwendungsorientierte Forschung geliefert. Die Zusammenarbeit im Konsortium hat einzigartige Kompetenzen entwickelt und wissenschaftliche Grundlagen für einen optimierten Betrieb der verbundenen Prozessschritte geschaffen. Die Umstellung der Rohstahlproduktion auf das Direktreduktionsverfahren während des laufenden Hüttenwerksbetriebs stellt eine große Herausforderung dar, die nur durch enge Zusammenarbeit mit den Forschungsinstituten bewältigt werden kann.
Das Projekt BeWiSer eröffnet vielversprechende Möglichkeiten für die Umgestaltung der Stahlproduktion in Richtung einer CO2-armen und möglicherweise sogar CO2-freien Produktion. Durch den Einsatz von biogenen Roh- und Reststoffen sowie einem effizienten Wassereinsatz können die CO2-Emissionen erheblich gesenkt und die Ressourceneffizienz verbessert werden. Die Ergebnisse der angewandten Forschung werden einen wichtigen Beitrag für die Stahlindustrie leisten und den Weg zu einer nachhaltigen und umweltfreundlichen Stahlproduktion ebnen.
