Das Projekt „BeWiSer“ der Fraunhofer UMSICHT widmet sich der Untersuchung des Potenzials biogener Roh- und Reststoffe in der Stahlproduktion. Das Ziel ist es, fossile Kohlenstoff- und Energieträger durch biogene Abfälle zu ersetzen und somit die Restemissionen in einem wasserstoffbasierten Stahlwerksprozess weiter zu reduzieren. Besonderes Augenmerk liegt auf der Produktion und Verwendung von Biokohle anstelle von fossilen Koksen sowie der Nutzung der Koppelprodukte aus der Biokohle-Erzeugung, insbesondere Wasserstoff.
Effiziente Stahlproduktion: Einsatz von grünem Wasserstoff und direkter Reduktion
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. Durch weitere Maßnahmen könnte eine CO2-freie Stahlproduktion realisiert werden.
Die Salzgitter AG plant im Rahmen des SALCOS-Vorhabens eine umfassende Umstellung ihrer Stahlproduktion auf das Direktreduktionsverfahren mit Wasserstoff. Dieses innovative Verfahren ermöglicht eine erhebliche 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 damit einen bedeutenden Beitrag zum Klimaschutz zu leisten.
Das BMBF-Projekt BeWiSer, gestartet im Juli 2023, 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 analysiert. Die begonnene bauliche Transformation der Stahlproduktion bei der Salzgitter AG wird im Rahmen des Projekts wissenschaftlich begleitet, um das Potenzial für eine nachhaltige und umweltfreundliche Stahlproduktion weiter auszuschöpfen.
Das Projekt BeWiSer hat es sich zur Aufgabe gemacht, biogene Stoffe als Alternative zu fossilen Brennstoffen in der Stahlproduktion zu erforschen, um den Kohlenstoffgehalt im Stahl anzupassen. Dabei liegt ein besonderer Fokus auf dem effizienten Einsatz von Wasser, 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 gesteigert werden.
In der Produktion von grünem Stahl wird das bei der Eisenerzreduktion mit Wasserstoff entstehende Wasser aufbereitet, um es wiederzuverwenden. Zusätzlich werden die eisenhaltigen Stäube, die während der Verarbeitung anfallen, im Prozess verwertet. Durch diese Maßnahmen wird nicht nur die Ressourceneffizienz gesteigert, sondern auch ein nachhaltiger Produktionsprozess für grünen Stahl ermöglicht.
Im Rahmen des Projekts BeWiSer wurden bereits wichtige Fortschritte bei der 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 Transformation der Stahlproduktion hin zu einer CO2-armen und möglicherweise sogar CO2-freien Produktion. Durch die Verwendung von biogenen Roh- und Reststoffen sowie einem effizienten Wassereinsatz können die CO2-Emissionen signifikant reduziert und die Ressourceneffizienz gesteigert werden. Die Ergebnisse der angewandten Forschung werden wichtige Erkenntnisse für die Stahlindustrie liefern und den Weg zu einer nachhaltigen und umweltfreundlichen Stahlproduktion ebnen.
