thyssenkrupp ersetzt die Einblaskohle an einem Hochofen (BF) sukzessive durch die Zufuhr von Wasserstoff (H2).
Das Ziel ist klar: Bis 2050 soll die Stahlproduktion bei thyssenkrupp klimaneutral werden. Mit seiner Klimastrategie forciert das Unternehmen die bisherigen Aktivitäten zur Emissionsreduzierung, steht für die Übernahme gesellschaftlicher Verantwortung und bekennt sich zum Pariser Klimaschutzabkommen von 2015. In einem ersten Zwischenziel möchte thyssenkrupp bis zum Jahr 2030 die Emissionen aus Produktion und Prozessen im eigenen Unternehmen sowie die Emissionen aus dem Bezug von Energie gegenüber dem Referenzjahr 2018 um 30 Prozent senken.
Klimaneutral in die Zukunft
Transformation der Stahlproduktion
thyssenkrupp Steel hat die Emissionen in der Stahlherstellung in den vergangenen Jahren kontinuierlich und deutlich gesenkt und dabei die Prozesse nah an ihre theoretischen Optima herangeführt. Um eine klimaneutrale Stahlproduktion zu erreichen, bedarf es daher grundlegender technologischer Veränderungen. thyssenkrupp Steel verfolgt dabei einen technologieoffenen Ansatz und setzt auf zwei parallele, gleichberechtigte Pfade: die Vermeidung von CO2 durch den Einsatz von Wasserstoff („Carbon Direct Avoidance“, CDA) sowie die Nutzung von anfallendem CO2 („Carbon Capture and Usage“, CCU). Dabei geht thyssenkrupp schrittweise vor.
Zwei Technologiepfade – ein Ziel
thyssenkrupp setzt auf zwei parallele, gleichberechtigte Technologiepfade, um bis 2050 klimaneutralen Stahl zu produzieren: die Vermeidung von CO2 durch den Einsatz von Wasserstoff und die Nutzung von anfallendem CO2 durch die Carbon2Chem®-Technologie.
Der Test
ab 2019
Die Einführungsphase
ab 2022
Schrittweise werden alle drei weiteren Hochöfen (BF) auf H2-Zufuhr umgestellt.
Der Meilenstein
ab 2024
Mit großtechnischen Direktreduktionsanlagen (DR), die perspektivisch mit grünem H2 betrieben werden, produziert thyssenkrupp Eisenschwamm, der zunächst in den Hochöfen (BF) verarbeitet wird, was weitere Emissionsminderungen ermöglicht.
Transformation zum klimaneutralen Stahlwerk
2025 bis 2050
Mit Elektrolichtbogenöfen (EAF) verarbeitet thyssenkrupp Eisenschwamm klimaneutral zu Rohstahl – mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen.
Die Weltpremiere
2018
Das Konzept: Aus CO2 wird ein Rohstoff. Im September 2018 hat thyssenkrupp im Technikum Carbon2Chem® in Duisburg erstmals Ammoniak aus Stahlwerksgasen hergestellt.
Die Industrialisierung
ab 2020
Aus Hüttengasen des Duisburger Stahlwerks produziert die Pilotanlage kontinuierlich chemische Grundstoffe.
Der Durchbruch
ab 2025
In einer Großanlage wird CO2 im industriellen Maßstab als Rohstoff genutzt. Die Carbon2Chem®-Technologie ist auch für andere Industrien, wie zum Beispiel die Zementindustrie, anwendbar.
Der Test – Wasserstoff im Hochofen
„Statt Kohlenstoff werden wir künftig Wasserstoff als Reduktionsmittel im Hochofen einsetzen“, erklärt Dr. Arnd Köfler, Produktionsvorstand von thyssenkrupp Steel den ersten Schritt zur Vermeidung von CO2-Emissionen. Der Wasserstoff ersetzt dabei Einblaskohle: Wo beim Kohleeinsatz CO2 entsteht, entsteht beim Einsatz von Wasserstoff Wasserdampf. Am 11. November 2019 erfolgte am Standort Duisburg-Hamborn der Auftakt zum weltweit ersten von mehreren Versuchen zur Wasserstoffzufuhr an einer der insgesamt 28 Blasformen des „Hochofens 9“. Den Wasserstoff liefert das Unternehmen Air Liquide per Tanklastwagen. Gefördert wird das Projekt von der Initiative IN4climate der Landesregierung NRW.
Impressionen vom Einblasversuch am 11.11.2019
Die sukzessive Umstellung aller Hochöfen auf Wasserstoff statt Einblaskohle
Bei erfolgreichem Abschluss der Versuche an einer Blasform soll dies im nächsten Schritt bis Ende 2021 auf alle 28 Blasformen des Hochofens ausgeweitet werden. Die Versorgung findet dann über ein Leitungsnetz von Air Liquide statt, von dem eine 6,5 Kilometer lange Verbindung zum Hochofen gelegt wird. Ab 2022 wird thyssenkrupp Steel schrittweise alle vier Hochöfen in Duisburg auf die Zufuhr von Wasserstoff umstellen. „Theoretisch ist mit dem Ersatz des Kohlenstaubs durch Wasserstoff an dieser Stelle im Produktionsprozess ein Einsparpotenzial von rund 20 Prozent des sonst anfallenden CO2 möglich“, erklärt Dr. Arnd Köfler.
Ab den 2030er-Jahren wird der Eisenschwamm aus den DR-Anlagen in modernen Elektrolichtbogenöfen („Electric Arc Furnaces“, EAF) zum Einsatz kommen und zu Rohstahl weiterverarbeitet werden. Die Stromversorgung der EAF erfolgt dann auf Basis eines möglichst hohen Anteils erneuerbarer Energien.
Bis 2050 will thyssenkrupp Steel den gesamten Anlagenpark schrittweise auf die klimaneutrale Form der Stahlproduktion umstellen – getreu dem Motto: weg vom CO2. Über die nächsten drei Jahrzehnte rechnet thyssenkrupp dafür mit notwendigen Investitionen von rund 10 Milliarden Euro.
Emissionen nutzen: Carbon2Chem®
Hüttengase als Rohstoff
Der zweite Technologiepfad, den thyssenkrupp verfolgt, um bis 2050 klimaneutral zu werden, ist das Projekt Carbon2Chem®. Mit ihm bereitet das Unternehmen Prozessgase auf, die bei der Stahlproduktion anfallen, und verarbeitet sie weiter. Die Bundesregierung fördert das Projekt mit mehr als 60 Millionen Euro. „Bei der Stahlproduktion entsteht Hüttengas mit kohlenstoffhaltigen Komponenten. Mit Carbon2Chem® gewinnen wir daraus Basischemikalien für die chemische Industrie, für die sonst Synthesegas aus importierten fossilen Ressourcen wie Öl oder Erdgas benötigt wird“, beschreibt Dr. Markus Oles, Projektleiter Carbon2Chem®, den zentralen Ansatz. „Aus den Basischemikalien lassen sich dann beispielsweise Dünger, Kunststoffe oder Treibstoffe herstellen.“
Seit September 2018 arbeitet thyssenkrupp im Technikum Carbon2Chem® in Duisburg an der Technologie und hat – weltweit zum ersten Mal – Ammoniak und Methanol aus Hüttengasen produziert. Ab 2020 beginnt die industrielle Pilotphase, in der aus Hüttengasen des Stahlwerks Methanol produziert wird. Bis 2025 wird eine Großanlage im industriellen Maßstab etabliert. Mit dem parallelen Einsatz beider Verfahren – Carbon2Chem® und dem Einblasen von Wasserstoff als Reduktionsmittel – kann thyssenkrupp die Emissionen auf der bestehenden Hochofenroute zukünftig deutlich reduzieren. Die Carbon2Chem®-Technologie ist auch für andere Industrien anwendbar.
Die Verantwortung der Stahlindustrie
Mission Klimaneutralität
Vier Jahre ist es her, dass sich 195 Länder darauf geeinigt haben, die Erderwärmung gemeinsam zu bremsen. Das verbindliche weltweite Übereinkommen der Pariser Klimaschutzkonferenz im Dezember 2015 wurde international als ein historischer Meilenstein gefeiert. Das langfristige Ziel, den Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur auf deutlich unter zwei Grad Celsius gegenüber vorindustriellen Werten zu begrenzen, ist eine gesamtgesellschaftliche Aufgabe. Und die ist nur durch Maßnahmen lösbar, die ganzheitlich durchdacht und aufeinander abgestimmt sind. Die thyssenkrupp Steel Europe AG bekennt sich dazu, die Treibhausgasemissionen zu reduzieren – und damit zu ihrem Beitrag, die Ziele des Pariser Übereinkommens zu erreichen.
Stahl wird wieder Stahl
Stahl steht für Kreislaufwirtschaft
Stahl hat sich als klimafreundlicher Werkstoff etabliert. Große Mengen des langlebigen Materials sind seit Jahrzehnten im Kreislauf und zu 100 Prozent wiederverwendbar. Weltweit werden jährlich rund 500 Millionen Tonnen Stahl recycelt und dadurch rund eine Milliarde Tonnen Rohstoff eingespart. Damit ist Stahl ein entscheidender Faktor auf dem Weg zur Kreislaufwirtschaft („Circular Economy“). Die Circular Economy zielt zudem darauf ab, die kohlenstoffbasierte Metallurgie weiter zu optimieren und Kohlenstoff in Synergie mit anderen Industriebranchen im Kreislauf zu nutzen.
Der Recyclingkreislauf spielt auch beim Life Cycle Assessment – kurz LCA – eine wichtige Rolle. Die Lebenszyklusanalyse rückt etwa im Automobilbau immer stärker in den Vordergrund. Sie zieht eine ökologische und ökonomische Gesamtbilanz von der Produktion über die Nutzungsphase bis zum Recycling. Stahl schneidet schon heute bei vielen LCA-Vergleichen deutlich besser ab als andere Werkstoffe. Wenn bei der Stahlproduktion künftig mehr CO2 eingespart wird, werden seine Vorteile noch stärker ins Gewicht fallen. Denn auch bei der Produktion weisen viele alternative Werkstoffe eine schlechtere Klimabilanz aus.
Keine Energiewende ohne Stahl
Eine klimaneutrale Gesellschaft ist ohne Stahl nicht vorstellbar. Viele Produkte und Industrien können nur mithilfe von Stahl technische Fortschritte erreichen und ihre Klimabilanz verbessern. „Keine Energiewende ohne Stahl“ ist die Devise: Windkrafttürme beispielsweise bestehen bis zu 80 Prozent aus Stahl. Ebenso unabdingbar ist Elektroband als Basiswerkstoff für effiziente Elektromotoren, Generatoren und intelligente Stromnetze.
Andersherum gilt: keine klimaneutrale Stahlproduktion ohne saubere Energie. Das macht deutlich, wie wichtig eine ganzheitliche Betrachtung des Themas Klimaschutz ist und wie eng Industrie und Energiewende miteinander verwoben sind.
Stahl macht es überhaupt erst möglich, die ambitionierten Klimaziele zu erreichen. Um die Stahlgewinnung auch in Zeiten der klimaneutralen Gesellschaft sicherzustellen, wird die Herstellung in den nächsten drei Jahrzehnten revolutioniert werden. thyssenkrupp hat sich bereits auf den Weg gemacht.
Presse
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