Das Projekt „BeWiSer“ der Fraunhofer UMSICHT hat das Potenzial biogener Roh- und Reststoffe in der Stahlproduktion zu nutzen. Dabei werden fossile Kohlenstoff- und Energieträger durch biogene Abfälle ersetzt, um die Restemissionen in einem wasserstoffbasierten Stahlwerksprozess weiter zu reduzieren. Ein Schwerpunkt liegt auf der Produktion und Verwendung von Biokohle anstelle von fossilen Koksen sowie der Nutzung der Koppelprodukte aus der Biokohle-Erzeugung, insbesondere Wasserstoff.
CO2-arme Stahlproduktion: Direkte Reduktion als vielversprechendes Verfahren
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 wurde bereits gezeigt, dass mit diesem Ansatz die CO2-Emissionen um mindestens 95 % reduziert werden können. Zusätzliche Maßnahmen könnten eine CO2-freie Stahlproduktion ermöglichen.
Die Salzgitter AG plant im Rahmen des SALCOS-Vorhabens eine vollständige Umstellung ihrer konventionellen Stahlproduktion auf das Direktreduktionsverfahren mit Wasserstoff. Dieses Verfahren ermöglicht eine deutliche Reduzierung der CO2-Emissionen im Vergleich zur konventionellen 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 Ziel ist es, bis zum Jahr 2033 die gesamte Stahlproduktion auf das Direktreduktionsverfahren umzustellen und somit einen bedeutenden Beitrag zum Klimaschutz zu leisten.
Im Rahmen des BMBF-Projekts BeWiSer, das im Juli 2023 gestartet wurde, wird die gesamte Prozesskette der Stahlproduktion mit dem Ziel der Optimierung der geplanten SALCOS-Verfahrensroute untersucht. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Ressourcen- und Energieeffizienz gelegt. Die wissenschaftliche Begleitung der bereits begonnenen baulichen Transformation der Stahlproduktion bei der Salzgitter AG trägt dazu bei, die Erfolgsaussichten für eine nachhaltige und umweltfreundliche Stahlproduktion zu erhöhen.
Im Rahmen des Projekts BeWiSer wird intensiv erforscht, wie biogene Stoffe in der Stahlproduktion als Alternative zu fossilen Brennstoffen eingesetzt werden können. Dabei ist ein besonderer Fokus darauf gerichtet, den erforderlichen Kohlenstoffgehalt im Stahl einzustellen. Gleichzeitig wird der effiziente Einsatz von Wasser untersucht, da bei der Herstellung von grünem Stahl große Mengen an Wasser für die Elektrolyse benötigt werden. Ziel ist es, die CO2-Emissionen zu reduzieren und die Ressourceneffizienz zu erhöhen.
Um die Ressourceneffizienz der Produktion von grünem Stahl weiter zu verbessern, wird das bei der Eisenerzreduktion mit Wasserstoff gebildete Wasser aufbereitet, um es erneut zu nutzen. Zusätzlich wird durch die prozessinterne Verwertung der eisenhaltigen Stäube, die bei der Verarbeitung anfallen, die Ressourceneffizienz weiter gesteigert. Durch diese Maßnahmen wird eine nachhaltige und umweltfreundliche Produktion von grünem Stahl ermöglicht.
Das Projekt BeWiSer hat durch seine anwendungsorientierte Forschung bereits bedeutende Fortschritte bei der Reduzierung der CO2-Emissionen in der Industrie erzielt. Die Zusammenarbeit im Konsortium hat zu einzigartigen Kompetenzen geführt und wissenschaftliche Grundlagen für einen optimierten Betrieb der verbundenen Prozessschritte geschaffen. Die Umstellung der Rohstahlproduktion auf das Direktreduktionsverfahren im laufenden Hüttenwerksbetrieb stellt eine herausfordernde Aufgabe dar, die nur durch enge Zusammenarbeit mit den Forschungsinstituten bewältigt werden kann.
Das Projekt „BeWiSer“ stellt eine vielversprechende Möglichkeit dar, die Stahlproduktion nachhaltig zu transformieren. Durch den Einsatz biogener Roh- und Reststoffe sowie die effiziente Nutzung von Wasser können die CO2-Emissionen erheblich gesenkt und die Ressourceneffizienz verbessert werden. Die Ergebnisse der anwendungsorientierten Forschung werden einen wichtigen Beitrag zur Stahlindustrie leisten und den Weg zu einer umweltfreundlichen Produktion ebnen.
