Die Klimastrategie von thyssenkrupp Steel zur nachhaltigen 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 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.

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.

„Statt Kohlenstoff 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. 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. In den ersten Monaten seit Beginn der Versuche hat thyssenkrupp Steel bereits gute Fortschritte bei den Tests gemacht und wichtige Erkenntnisse gewonnen.

Bei erfolgreichem Abschluss der Versuche an einer Blasform soll dies im nächsten Schritt bis 2022 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. „Theoretisch 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.

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 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 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.

Fünf 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.

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.