Das Projekt „BeWiSer“ der Fraunhofer UMSICHT untersucht Möglichkeiten, biogene Roh- und Reststoffe in der Stahlproduktion einzusetzen. Das Ziel ist es, fossile Kohlenstoff- und Energieträger durch biogene Abfälle zu ersetzen und die Restemissionen in einem wasserstoffbasierten Stahlwerksprozess weiter zu reduzieren. Besonderes Augenmerk wird auf die Produktion und Verwendung von Biokohle anstelle von fossilen Koksen sowie auf die Nutzung der Koppelprodukte aus der Biokohle-Erzeugung, vor allem Wasserstoff, gelegt.
CO2-freie Stahlproduktion möglich durch Nutzung von grünem Wasserstoff
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 in den Produktionsprozess integriert werden.
Die Salzgitter AG plant im Rahmen des SALCOS-Vorhabens eine umfassende Umstellung ihrer Stahlproduktion auf das Direktreduktionsverfahren mit Wasserstoff. Dieses Verfahren ermöglicht eine deutliche Reduzierung der CO2-Emissionen im Vergleich zur herkömmlichen Produktion über Hochöfen. Die bauliche Transformation hat bereits begonnen, und bis zum Jahr 2026 wird 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 somit einen bedeutenden Beitrag zum Klimaschutz zu leisten.
Das BMBF-Projekt BeWiSer, das im Juli 2023 gestartet wurde, hat das Ziel, die geplante SALCOS-Verfahrensroute zur Stahlproduktion weiter zu optimieren. Dafür wird die gesamte Prozesskette der Stahlproduktion unter Berücksichtigung von Ressourcen- und Energieeffizienz untersucht. Die bereits begonnene bauliche Transformation der Stahlproduktion bei der Salzgitter AG wird wissenschaftlich begleitet, um wichtige Erkenntnisse für eine nachhaltige und umweltfreundliche Stahlproduktion zu gewinnen.
Das Projekt BeWiSer konzentriert sich darauf, die Verwendung von biogenen Stoffen als Ersatz für fossile Brennstoffe in der Stahlproduktion zu erforschen, um den Kohlenstoffgehalt im Stahl anzupassen. Ebenso wird der effiziente Einsatz von Wasser untersucht, da große Mengen an Wasser für die Elektrolyse bei der Herstellung von grünem Stahl benötigt werden. Das Ziel ist es, die CO2-Emissionen zu reduzieren und die Ressourceneffizienz zu steigern.
Im Zuge der Produktion von grünem Stahl wird das bei der Eisenerzreduktion mit Wasserstoff entstehende Wasser aufbereitet, um es erneut einzusetzen. Gleichzeitig werden die eisenhaltigen Stäube, die während der Verarbeitung anfallen, prozessintern verwertet. Durch diese Maßnahmen wird die Ressourceneffizienz der Stahlproduktion weiter gesteigert und ein nachhaltiger Produktionsprozess gefördert.
Im Rahmen des Projekts BeWiSer wurden bereits wichtige Ergebnisse zur Reduzierung der industriellen CO2-Emissionen durch anwendungsorientierte Forschung erzielt. Die Zusammenarbeit im Konsortium hat einzigartige Kompetenzen aufgebaut 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 leisten und den Weg zu einer nachhaltigen Produktion ebnen.
