Im Projekt „BeWiSer“ der Fraunhofer UMSICHT wird untersucht, wie biogene Roh- und Reststoffe in der Stahlproduktion genutzt werden können. Das Ziel ist es, fossile Kohlenstoff- und Energieträger durch biogene Abfälle zu ersetzen und so die Restemissionen in einem wasserstoffbasierten Stahlwerksprozess weiter zu reduzieren. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Produktion und Verwendung von Biokohle anstelle von fossilen Koksen sowie der Nutzung der Koppelprodukte aus der Biokohle-Erzeugung, vor allem Wasserstoff.
Salzgitter AG und Fraunhofer-Institute arbeiten an CO2-armem Rohstahl
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 konnte bereits gezeigt werden, dass mit diesem Ansatz die CO2-Emissionen um mindestens 95 % reduziert werden können. Weitere Maßnahmen könnten eine CO2-freie Stahlproduktion ermöglichen, sobald sie ergänzt werden.
Im Rahmen des SALCOS-Vorhabens arbeitet die Salzgitter AG an einer umfassenden Umstellung ihrer Stahlproduktion auf das Direktreduktionsverfahren mit Wasserstoff. Diese Umstellung ermöglicht eine erhebliche Reduzierung der CO2-Emissionen im Vergleich zur herkömmlichen Produktion über Hochöfen. Die Planungen sind bereits in vollem Gange und bis zum Jahr 2026 soll ein Drittel der Stahlproduktionskapazität auf das CO2-arme Verfahren umgestellt sein. Das langfristige Ziel besteht darin, bis zum Jahr 2033 die gesamte Stahlproduktion auf das Direktreduktionsverfahren umzustellen und damit einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten.
Das BMBF-Projekt BeWiSer, gestartet im Juli 2023, hat zum Ziel, die geplante SALCOS-Verfahrensroute zur Stahlproduktion weiter zu optimieren. Dafür wird die gesamte Prozesskette wissenschaftlich untersucht, um Ressourcen- und Energieeffizienz zu verbessern. Die bereits begonnene bauliche Transformation der Stahlproduktion bei der Salzgitter AG wird dabei genau begleitet. Mit diesem Projekt sollen wichtige Grundlagen für eine nachhaltige und umweltfreundliche Stahlproduktion geschaffen werden.
Das Projekt BeWiSer hat sich zum Ziel gesetzt, biogene Stoffe als Ersatz für fossile Kohle und Erdgas in der Stahlproduktion zu erforschen. Dabei steht die Anpassung des Kohlenstoffgehalts im Stahl im Fokus. Gleichzeitig wird der effiziente Einsatz von Wasser untersucht, da in der Produktion von grünem Stahl große Mengen an Wasser für die Elektrolyse benötigt werden. Durch diese Maßnahmen sollen die CO2-Emissionen reduziert und die Ressourceneffizienz erhöht werden.
Im Rahmen der Produktion von grünem Stahl wird das bei der Eisenerzreduktion mit Wasserstoff gebildete Wasser aufbereitet, um es wiederzuverwenden. Dadurch wird die Ressourceneffizienz erhöht und der Wasserverbrauch reduziert. Zusätzlich werden die eisenhaltigen Stäube, die bei der Verarbeitung anfallen, intern im Prozess verwertet. Durch diese Maßnahmen wird die Nachhaltigkeit der Stahlproduktion weiter gestärkt.
Im Rahmen des Projekts BeWiSer wurden durch anwendungsorientierte Forschung bereits wichtige Fortschritte bei der Reduzierung der industriellen CO2-Emissionen erzielt. 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“ bietet eine vielversprechende Perspektive für die Stahlproduktion, indem es auf eine CO2-arme und möglicherweise sogar CO2-freie Produktion abzielt. Durch den Einsatz biogener Roh- und Reststoffe sowie den effizienten Einsatz von Wasser können die CO2-Emissionen drastisch reduziert und die Ressourceneffizienz erhöht werden. Die Ergebnisse der anwendungsorientierten Forschung werden einen wichtigen Beitrag zur Stahlindustrie liefern und den Weg zu einer nachhaltigen Produktion ebnen.
