Goldene Wege zum grünen Stahl

Mit Breakthrough-Technologien kennt man sich bei der voestalpine aus. Die Konverterstahlproduktion nach dem LD-Verfahren bedeutete vor mehr als 50 Jahren einen technologischen Durchbruch und befindet sich nach wie vor weltweit im Einsatz. Und die Innovation phs unterstützt seit 20 Jahren den automobilen Leichtbau mit korrosionsbeständigem, hochfestem und besonders leichtem Stahlwerkstoff. Seit mehreren Jahren beteiligt sich die voestalpine in der Phalanx der weltweiten Stahlindustrie an der Erforschung bzw. Marktbefähigung von Verfahren, die Treibhausgasemissionen mindern und CO₂-erzeugende Produktionsverfahren ersetzen. Unter den dutzenden Forschungsprojekten weltweit fokussiert sie auf den Einsatz von Wasserstoff bei der Stahlerzeugung, insbesondere bei der klimafreundlichen Reduktion von Eisenerzen:

SuSteel steht für Sustainable Steelmaking, d. h. nachhaltige Stahlproduktion. Seine Nachhaltigkeit gewinnt dieses Verfahren aus dem Umstand, dass es Rohstahl ohne CO₂-Emission erzeugen kann. In nur einem Verfahrensschritt trennt ein Wasserstoffplasma das im Erz zugeführte Eisen von seinem Sauerstoffbegleiter (Reduktion) und schmilzt es für die weitere Verwendung auf. Daher wird dieses Verfahren auch Hydrogen Plasma Smelting Reduction genannt.
Bei einer erfolgreichen Weiterentwicklung von SuSteel bis auf die Stufe des wirtschaftlichen Einsatzes rechnet die Internationale Energieagentur IEA mit einem bedeutenden Beitrag dieser und ähnlicher Technologien für die Emissionssenkung. Schließlich entsteht in diesem Prozess kein Kohlendioxid als Nebenprodukt, sondern Wasser.

Projektpartner: K1-MET, Montanuniversität Leoben, voestalpine Stahl GmbH, voestalpine Stahl Donawitz GmbH

Die voestalpine Stahl Donawitz ist ebenfalls Standort der HYFOR-Pilotanlage. In ihr werden Eisenerzkonzentrate zu 100 % durch Wasserstoff reduziert. Da diese Konzentrate nicht vorab pelletiert oder gesintert werden müssen, fällt zusätzlich ein energie- und emissionsintensiver Vorbereitungsschritt weg.
Die 2021/22 vorgesehenen Versuche umfassen Eisenerzmengen von jeweils 800 kg, die zu heißem Eisenschwamm (HDRI) reduziert werden. HDRI wird dann entweder direkt von der Anlage im Heißtransport der Weiterverarbeitung, z. B. im Elektrolichtbogenofen, zugeführt oder zu heiß brikettiertem Eisen (Hot Briquetted Iron/HBI) gepresst.

Projektpartner: Primetals Technologies, K1-MET, Montanuniversität Leoben, voestalpine Stahl Donawitz GmbH

Grüner Wasserstoff, so schlägt die Internationale Energieagentur (IEA) vor, soll ab Mitte der 2030er-Jahre als „als primäres Reduktionsmittel in kommerziellem Maßstab“ eingeführt werden. Dementsprechend wird sein Verbrauch in der Stahlbranche wachsen; bis 2050 soll er, rechnet die IEA, auf 12 Mio. t pro Jahr ansteigen. Zum Vergleich: Derzeit werden jährlich weniger als 70.000 t Wasserstoff auf dem Weg der Elektrolyse aus Wasser hergestellt.

Nicht allein Fragen der ausreichenden Wasserstofferzeugung sind daher weiterhin zu klären, auch der Transport und die Lagerung des Gases sind Gegenstand weltweit durchgeführter Untersuchungen. Um sich mit diesen Fragen wissenschaftlich auseinanderzusetzen, beteiligt sich die voestalpine am Projekt „Underground Sun Storage 2030“ im oberösterreichischen Gampern. Diese Kombination aus nachhaltiger Stromerzeugung durch Photovoltaik, aus Wasserstoff-Elektrolyse und -Speicherung sowie seine Nutzung in der energieintensiven Industrie trägt ebenfalls den Ansatz einer bahnbrechenden Technologie zur grünen Stahlerzeugung in sich.