Mit grünem Stahl in die Zukunft
#nextgenerationsteel
thyssenkrupp Steel Europe AG
Kaiser-Wilhelm-Straße 100
47166 Duisburg
Telefon+49 (0)203 52-0
Das Ziel ist klar: Bis 2045 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. Um diese Ziele zu erreichen, braucht das Stahlunternehmen die Unterstützung durch die Politik. Denn nur mit den richtigen Rahmenbedingungen kann die Transformation der Industrie gelingen.
Neben der Senkung der CO2-Emissionen ist eine der obersten Prämissen des Unternehmens dabei: kein Abschlag bei Stahlqualität und Gütenportfolio. Hochwertiger Stahl ist Innovationsmotor und essenzieller Werkstoff für zahlreiche Branchen – auch für jene, die relevant für eine erfolgreiche Klimawende sind: etwa Elektromobilität oder Windenergie. Das soll auch in Zukunft so bleiben. Deswegen ist die Devise: auf CO2 verzichten, aber etablierte Produktionsprozesse und Wertschöpfungsketten so weit wie möglich beibehalten.
Ende September 2021 ist thyssenkrupp Steel anlässlich der Klimawoche der Vereinten Nationen der Initiative „Race to Zero“ beigetreten. Darin hat sich das Unternehmen gemeinsam mit zehn anderen deutschen und weiteren 1.300 Unternehmen weltweit verpflichtet, sich dafür einzusetzen, die Erderwärmung auf 1,5 Grad zu begrenzen. Zudem hat sich thyssenkrupp Steel der globalen Multi-Stakeholder-Initiative ResponsibleSteel angeschlossen. In der Non-Profit-Organisation arbeiten Unternehmen, zivilgesellschaftliche Gruppen und Verbände daran, Standards für verantwortungsvoll hergestellten Stahl zu erarbeiten – von der Beschaffung der Rohstoffe bis zum Recycling von Stahl nach der Nutzungsphase.
Aktuelles zur Klimatransformation
Ein weiterer wichtiger Meilenstein im Rahmen der Transformation zur Klimaneutralität ist der Launch des ersten Produkts mit verminderter CO2-Intensität. Unter der Dachmarke bluemint® Steel hat thyssenkrupp Steel bluemint® pure auf den Markt gebracht – ein Produkt, das auf realen CO2 -Einsparungen in der Fertigung basiert und einen um 70 Prozent geminderten CO2-Fußabdruck gegenüber herkömmlichem Stahl aufweist. Die Methode der CO2-Einsparung wurde vom internationalen Zertifizierer DNV geprüft und bestätigt. Der Ansatz steht zudem im Einklang mit den Standards des international anerkannten Greenhouse Gas Protocol. Auch das Wuppertal Institut unterstützt den bilanziellen Ansatz als wichtigen Teil einer umfassenden Dekarboniserungsstrategie für die Stahlerzeugung.
Vom TÜV SÜD wurde das zweite CO2-reduzierte Produkt, bluemint® recycled, zertifiziert. Hierbei kommt ein hochwertiges Schrott-Recyclingprodukt im Hochofen zum Einsatz, der Kohleeinsatz im Hochofen sinkt. Auf diese Weise lässt sich die CO2-Intensität je produzierter Tonne von 2,1 Tonnen auf 0,75 Tonnen vermindern.
Mehr Informationen rund um die neue Produktfamilie bluemint® Steel finden Sie hier.
thyssenkrupp Steel hat die Emissionen in der Stahlherstellung in den vergangenen Jahren bereits kontinuierlich und deutlich gesenkt. Aber um eine klimaneutrale Stahlproduktion zu erreichen, bedarf es grundlegender technologischer Veränderungen. thyssenkrupp Steel verfolgt dabei einen technologieoffenen Ansatz und setzt auf zwei Pfade: Der entscheidende Schritt ist die Vermeidung von CO2 durch den Einsatz von Wasserstoff („Carbon Direct Avoidance“, CDA). Hinzu kommt die Nutzung von anfallendem CO2 („Carbon Capture and Usage“, CCU). Dabei geht thyssenkrupp schrittweise vor. So stellt das Unternehmen sicher, dass Stahlproduktion auch in einer klimaneutralen Gesellschaft möglich ist – und sorgt so für die Zukunftsfähigkeit von Industrie und Arbeitsplätzen.
Mit Wasserstoff zum klimaneutralen Stahl
Die beiden Pfade entwickelt thyssenkrupp Steel kontinuierlich weiter. Das Unternehmen ist immer auf der Suche nach noch effizienteren Lösungen oder Möglichkeiten, die Transformation zu beschleunigen – etwa durch neue technologische Erkenntnisse. Beim Wasserstoffpfad berücksichtigt thyssenkrupp Steel zudem stets die Verfügbarkeit von Wasserstoff, denn die Wasserstoffwirtschaft steht noch am Anfang ihrer Entwicklung.
Langfristig wird allein thyssenkrupp Steel rund 720.000 Tonnen des klimafreundlichen Gases pro Jahr benötigen und das Unternehmen braucht dafür locker den grünen Strom von 3.800 Windrädern. Ein Fokus des Unternehmens liegt daher auf dem zügigen Aufbau einer Versorgungsinfrastruktur für grünen Wasserstoff. Dazu laufen aktuell verschiedene nationale und internationale Projekte und Kooperationen.
tkH2Steel®: der Wasserstoffpfad
„Statt Kohle setzen wir im Hochofen Wasserstoff ein“, 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 11.11.2019 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 lieferte das Unternehmen Air Liquide per Tanklastwagen. Mittlerweile ist die erste Testphase erfolgreich abgeschlossen worden. In der 2022 begonnenen zweiten Phase weiten die Partner die Versuche auf alle Blasformen aus. Ziel des gemeinsam mit dem VDEh-Betriebsforschungsinstitut durchgeführten und vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Verbundprojekts ist es, die Technologie in den industriellen Großeinsatz zu übertragen. Dafür soll das Werk via Pipeline ans Wasserstoffnetz von Air Liquide angeschlossen werden. „Mittelfristig ist mit dem Ersatz des Kohlenstaubs durch Wasserstoff an dieser Stelle im Produktionsprozess ein Einsparpotenzial von bis zu 20 Prozent des sonst anfallenden CO2 möglich“, erklärt Dr. Arnd Köfler.
Auch wenn die Umstellung des Hochofens 9 auf Wasserstoff kurzfristig weitere CO2-Verminderungen ermöglicht, ist eine grundsätzliche Umstellung der Stahlproduktion notwendig. Eine entscheidende Veränderung stellt der Aufbau von Direktreduktionsanlagen (DR-Anlagen) dar. Parallel läuft eine Testreihe an, deren Ergebnisse weit über die Grenzen von Duisburg hinaus mit Spannung erwartet werden: der Einsatz von Wasserstoff im Direktreduktionsverfahren. Denn bislang werden die bereits in der Stahlproduktion eingesetzten DR-Anlagen mit Erdgas betrieben. „Eine zentrale Fragestellung bei dieser Versuchsanwendung, ebenso wie beim Hinzufügen des Wasserstoffs in den Hochofen, ist, wie wir den Wasserstoff einblasen müssen, damit er effektiv mit dem Sauerstoff des Eisenerzes reagiert“, erklärt Dr. Frank Ahrenhold, Leiter für nachhaltige Stahlerzeugung bei thyssenkrupp Steel. Messtechnik wird in der geplanten 20 Meter hohen DR-Versuchsanlage jeden einzelnen Stoffstrom und jede verwendete Eisenerzgüte überwachen. „Wir betreiben hier Grundlagenforschung, die wesentlich zur Transformation in Richtung Klimaneutralität beitragen wird.“
Da klimaneutral produzierter Wasserstoff auf absehbare Zeit allerdings nicht in ausreichend großen Mengen verfügbar sein wird, kann vorübergehend auch Erdgas eingesetzt werden. Dies senkt die Emissionen gegenüber der kohlebasierten Hochofenroute bereits deutlich. Die erste großtechnische DR-Anlage wird thyssenkrupp Steel im Jahr 2025 in Betrieb nehmen.
Im Gegensatz zum Hochofen produzieren DR-Anlagen kein flüssiges Roheisen, sondern festen Eisenschwamm („Direct Reduced Iron“, DRI). Damit dieser zu hochwertigem Stahl weiterverarbeitet werden kann, muss er zu einem roheisenähnlichen Produkt eingeschmolzen werden. Gemeinsam mit Anlagenbauern arbeitet thyssenkrupp Steel daher an einem völlig neuen Aggregat, um das Roheisensystem zu optimieren. Dabei handelt es sich um strombetriebene Einschmelzer, die mit den DR-Anlagen kombiniert werden. So erzeugen die Direktreduktionsanlagen mit Einschmelzer – genauso wie ein Hochofen – kontinuierlich ein flüssiges, dem konventionell erzeugten Roheisen vergleichbares Produkt. In der Folge können die neuen Anlagen nahtlos in den bestehenden Hüttenverbund eingegliedert werden. Das hat den großen Vorteil, dass die bestehenden und erprobten Prozesse in den Duisburger Oxygenstahlwerken beibehalten werden können. Dort wird das flüssige Produkt zu den bewährten Stahlgüten weiterverarbeitet. Die Hütte in Duisburg kocht also weiterhin Stahl wie bisher – nur eben mit Wasserstoff und grünem Strom statt mit Kohle. Machbarkeit, Skalierbarkeit und Innovationskraft dieses Konzepts wurden Anfang 2021 auch von Wissenschaftlern der RWTH Aachen in einer Studie im Auftrag von thyssenkrupp Steel bestätigt.
Emissionen nutzen: Carbon2Chem®
Der zweite Technologiepfad, den thyssenkrupp verfolgt, um bis 2045 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 hat die erste Phase des Projekts ab 2016 mit mehr als 60 Mio. Euro gefördert. Seit 2020 läuft die zweite Phase, die von der Bundesregierung mit weiteren 75 Mio. Euro gefördert wird. „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, Projektkoordinator 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.
Mit dem parallelen Einsatz beider Verfahren – von 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. In der zweiten Projektphase soll unter anderem deren Eignung für den Einsatz in der Zementherstellung oder in Müllverbrennungsanlagen getestet werden.
Die politischen Rahmenbedingungen
Die Umstellung der Produktionsverfahren auf Wasserstoff als Reduktionsmittel ist nicht nur in technischer Hinsicht eine anspruchsvolle Aufgabe. Auch politisch müssen kurzfristig auf europäischer und nationaler Ebene viele Weichen gestellt werden, damit die Transformation für thyssenkrupp und andere Stahlhersteller in betriebswirtschaftlicher Hinsicht zu leisten ist. Das beginnt damit, dass es eines regulativen Rahmens für den Bezug von Wasserstoff bedarf, damit dieser transportiert und in ausreichenden Mengen und zu wettbewerbsfähigen Preisen zur Verfügung stehen kann. Für die Produktion von grünem Wasserstoff ist zugleich ein massiver Ausbau der erneuerbaren Energien erforderlich. Da der Bedarf nicht allein durch einen „Heimatmarkt“ gedeckt werden kann, muss über Importvarianten nachgedacht werden. Die von der Bundesregierung beschlossene Wasserstoffstrategie bietet einen wichtigen Ausgangspunkt für diese regulatorischen Fragen. Sie muss mit der europäischen Wasserstoffstrategie verzahnt werden.
Für die bauliche Anpassung der Anlagen und zur Erreichung der Klimaziele ist das Unternehmen darüber hinaus auf schnelle Genehmigungsverfahren angewiesen. Damit die wirtschaftliche Basis für die notwendigen Investitionen in die Transformation gewährleistet ist, dürfen sich die Produktionsbedingungen für die Stahlindustrie nicht verschlechtern. Dies betrifft insbesondere den Bezug von Energie und die Belastungen durch den Europäischen Emissionshandel (EU ETS). Transformation muss letztendlich wirtschaftlich sein. Bis dahin sind jedoch Handelsschutzmaßnahmen erforderlich, um europäische Stahlhersteller vor unfairen Importen zu schützen.
Um einen Absatzmarkt für klimaneutralen Stahl zu schaffen, sind letztlich auch Anreize zu dessen Einsatz auf Abnehmerseite erforderlich. Dies setzt auch voraus, dass es klar definierte Kriterien gibt, was unter einem klimaneutralen Stahlprodukt zu verstehen ist. Eine branchenweite Definition und entsprechende Zertifizierungen auf Herstellerseite fördern die Transparenz und erleichtern den Verbraucher:innen die Orientierung am Markt.
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. Mit tkH2Steel® hat sich thyssenkrupp bereits auf den Weg gemacht.
Kontakt
thyssenkrupp Steel Europe AG
Mark Stagge
Leiter Public & Media Relations
