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Grüner Stahl ist eine der wichtigsten Projekte im Kampf gegen den Klimawandel und zur Reduzierung der CO2-Emissionen in der Industrie. In Deutschland trägt die Stahlherstellung 30% der CO2-Emissionen der Industrie bei. Bei den Gesamtemissionen sind es in Deutschland etwa 6%. Grüner Stahl trägt also einen wichtigen Anteil. Jedoch gilt es einige Herausforderungen zu meistern.
Was versteht man unter grünem Stahl?
Grüner Stahl ist in der Industrie in aller Munde. Doch was ist grüner Stahl? Bei der normalen Stahlherstellungen werden große Mengen CO2 freigesetzt. Grüner Stahl bezeichnet die Stahlherstellung ohne CO2-Emissionen und ist ein wichtiger Bestandteil im Kampf gegen den Klimawandel.
Statt Kohle wird hier Wasserstoff zur Reduktion des Eisenerzes eingesetzt. Man nennt diesen Vorgang auch Direktreduktion, da der Wasserstoff direkt mit dem Eisenoxid aus dem Roheisenerz reagiert. Dadurch spart man pro Tonne Stahl insgesamt 1,5 Tonnen CO2.
Wichtiger Schritt zur Klimaneutralität
Die Stahlproduktion ist weltweit einer der größten Treibhausgasemittenten. Sie trägt global 10% des weltweiten CO₂-Ausstoßes bei. Die Substitution durch grünen Stahl weltweit hat daher eine hohe Priorität in der Industrie. Viele namhafte Stahlproduzenten forschen und entwickeln die Technologie des CO₂-freien Stahls.
Wie wichtig der grüne Stahl ist, hat die Industrie und die Politik bereits erkannt. Dennoch gibt es einige Hürden zu überwinden. Die Technologie der Direktreduktion befindet sich noch in der Entwicklung und ist noch nicht serienreif. Unternehmen, wie Thyssenkrupp, forschen intensiv an der Optimierung der Herstellung von grünem Stahl mittels Direktreduktion.
Direktreduktion – So wird grüner Stahl mit Wasserstoff hergestellt
Der Prozess zur Herstellung von grünem Stahl mittels Wasserstoff nennt sich Direktreduktion. Prinzipiell unterscheidet sich die Herstellung von grünem Stahl kaum von dem herkömmlichen Stahl. Bei der gewöhnlichen Stahlherstellung dient Kohlenstoff aus der Kohle als Energielieferant und Reduktionsmittel. Durch das Verbrennen der Kohle wird das Eisenerz erhitzt. Gleichzeitig wird dem Eisenoxid durch die Reduktion mit Kohlenstoff der Sauerstoff entzogen und es entsteht reines Eisen.
Bei der Direktreduktion wird als Reduktionsmittel Wasserstoff benutzt. Die Wasserstoffatome entziehen dem Eisenoxid ebenfalls das Sauerstoffmolekül und reagieren zu Wasser. Dadurch entsteht kein CO₂. Der Vorteil der Direktreduktion ist, dass der Kohlenstoffgehalt am Ende des Prozesses bereits unter 2% liegt. Damit kann das Roheisen direkt als Stahl bezeichnet werden und bedarf keiner weiteren Kohlenstoffreduktion.
Vorteile von grünem Stahl:
- Keine CO₂-Emissionen bei der Stahlherstellung
- Einfache Umrüstung bestehender Anlagen
- Direktreduktion kann auch mit Erdgas betrieben werden
- Unabhängigkeit von fossilen Rohstoffimporten
Was sind die Herausforderungen bei der Transformation zum grünen Stahl?
Die Direktreduktion zur Herstellung von grünem Stahl ist noch nicht vollständig ausgereift. Ein großindustrieller Einsatz ist aktuell noch nicht umsetzbar. Die Industrie und Forschung arbeitet jedoch mit Hochdruck daran, die Direktreduktion serienreif zu machen. Aktuell werden einige Pilotanlagen zur Erprobung der Technologie gebaut.
>>> So funktioniert die Stahlherstellung mit Kohle <<<
Die Produktion von grünem Stahl ist sehr energieintensiv in Form von Strom. Ein Großteil des Stromverbrauchs entfällt hierbei auf die Produktion des Wasserstoffs. Pro Tonne grünem Stahl werden 530 kWh Strom benötigt. Für die gesamte Stahlproduktion in Deutschland benötigt man insgesamt 21 TWh (Terrawattstunden) Strom, ohne die Elektrizität für die Herstellung des grünen Wasserstoffs. Berechnet man den grünen Wasserstoff zum Strombedarf hinzu, so sind es für die gesamte grüne Stahlherstellung in Deutschland sogar 190 TWh.
Grüner Strom ist im Vergleich zu Kohle deutlich teurer. So würde laut deutscher Energieagentur der Preis für eine Tonne grünen Stahl circa 1000€ statt bisher 600€ betragen. Die Stahlindustrie steht somit noch vor großen Herausforderungen. Nicht nur, dass der Prozess und die Hochöfen umgestellt werden müssen. So muss auch eine ausreichende Menge grüner Energie zur Verfügung stehen, um den Wasserstoff zu produzieren. Eine vollständige Umstellung auf grünem Stahl ist möglich, wird jedoch noch einige Zeit brauchen.
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