Als einer der führenden Stahlhersteller hat sich ArcelorMittal verpflichtet, die Entwicklung umweltfreundlicher, nachhaltiger und CO2-freier Produktionsverfahren mit aller Kraft zu fördern. Das Konzernziel lautet, im Jahr 2050 klimaneutralen Stahl herzustellen. Bereits 2030 sollen die CO2-Emissionen in Europa um 35 Prozent gesenkt sein.
Dazu investieren wir in verschiedene Projekte und Technologien. Zwei Wege, die Stahlherstellung kohlenstoffarm und -neutral zu machen, ist „Smart Carbon“ und „DRI“.
Smart Carbon Route
Im Mittelpunkt des Smart-Carbon-Konzepts steht die teilweise Ersetzung der Kohle
in einem Hochofen durch alternative Quellen für kreisförmigen Kohlenstoff aus Abfallströmen, wie nachhaltige
Biomasse aus landwirtschaftlichen Abfällen oder Kunststoffabfällen. Durch diesen Wechsel würden wir die CO2-Konzentration
in der Atmosphäre verringern, da die fossile Kohle im Boden verbleibt. Die Verwendung von nachhaltiger Biomasse aus landwirtschaftlichen
Abfällen als Energieträger würde zwar weiterhin CO2-Emissionen verursachen, aber diese Abfallprodukte
würden bereits als Teil des natürlichen, zirkulären Kohlenstoffkreislaufs CO2 emittieren, da sie
sich am Ende ihrer natürlichen Lebensdauer zersetzen, weshalb diese Energiequelle als kohlenstoffneutral eingestuft wird.
Die Smart-Carbon-Route ermöglicht uns auch die Integration von Technologien zur Kohlenstoffabscheidung und -wiederverwendung (CCU) oder -speicherung (CCS), u. a. die Abscheidung des während des Stahlherstellungsprozesses freigesetzten Kohlenstoffes.
DRI
Direkt reduziertes Eisen (DRI) ist neben Stahlschrott der zweite metallische Input in Elektrolichtbogenöfen.
Dieses wird durch die Direktreduktion von Eisenerz unter Verwendung von Erdgas hergestellt. Der Kern des DRI-Prozesses besteht
darin, das Reduktionsmittel Erdgas durch eine alternative, saubere Energiequelle zu ersetzen – Wasserstoff. Auch bei
der Reduktion mittels Erdgases werden bereits 55 % des Prozesses durch Wasserstoff ausgeführt. Denn das Erdgas wird vor
der Reaktionskammer in Wasserstoff und Kohlenmonoxid aufgespalten.
Würde der Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser erzeugt und der dafür nötige Strom aus erneuerbaren Quellen stammen, könnte man kohlenstofffreies DRI herstellen. Würde man das DRI dann zusammen mit Schrott in ein Elektrostahlwerk einspeisen, das mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen betrieben wird, könnte man kohlenstofffreien Stahl herstellen.
Obwohl dieser Weg großes Potential hat, fehlt leider noch die erforderliche Infrastruktur, um ausreichende und finanzierbare Mengen an kohlenstofffreiem, "grünem" Wasserstoff zu erzeugen. Bis dahin verwenden wir als Zwischenschritt blauen Wasserstoff (der durch die Gewinnung von Wasserstoff aus Erdgas gewonnen wird) und nutzen die Kohlenstoffabscheidung und -speicherung, um das bei der DRI-Produktion entstehende CO2 abzuscheiden, während wir weiterhin Erdgas verwenden.
Transformation in Deutschland
Neben der Forschung und Entwicklung gibt es viele Initiativen und Projektvorhaben in Deutschland, die CO2-Emissionen zu sinken, Energie einzusparen und die Umwelt zu schützen.
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Dekarbonisierungsprojekte bei ArcelorMittal
Carbalyst®, auch bekannt als Steelanol, ist unser Vorzeigeprojekt im Bereich der Kohlenstoffabscheidung und -wiederverwendung. Bei dieser von unserem Partner LanzaTech entwickelten Technologie werden kohlenstoffreiche Abgase, die bei der Stahlerzeugung aus dem Hochofen austreten, aufgefangen und in recycelte Kohlenstoffchemikalien umgewandelt. Unser erstes Carbalyst®-Projekt ist eine Demonstrationsanlage im industriellen Maßstab in unserem Stahlwerk in Gent, Belgien. Das 180-Millionen-Euro-Projekt reduziert nicht nur die CO2-Emissionen des Werks um 125.000 Tonnen pro Jahr, sondern führt auch zur Produktion von 80 Millionen Litern Bioethanol pro Jahr, das als kohlenstoffarmer Alternativkraftstoff für den Verkehrssektor mit herkömmlichem Benzin gemischt werden kann.
Eine wichtige Komponente unseres Smart-Carbon-Konzepts für eine emissionsarme Stahlerzeugung ist der potenzielle Ersatz von Kohle durch bereits im Kreislauf befindliche Kohlenstoffquellen, wie Abfälle aus Forst- und Landwirtschaft und Kunststoffabfällen. Um die Machbarkeit dieses Ansatzes zu beweisen, bauen wir eine Demonstrationsanlage im industriellen Maßstab, die Holzabfälle durch ein Verfahren namens Torrefizierung in erneuerbare Energie umwandelt. Die Demonstrationsanlage befindet sich in unserem Stahlwerk in Gent, Belgien, und umfasst den Bau von zwei Reaktoren, von denen jeder jährlich 40.000 Tonnen Biokohle produzieren wird. Wenn die Produktion voll angelaufen ist, wird das Projekt die CO2-Emissionen von Gent voraussichtlich um 225.000 Tonnen pro Jahr reduzieren.
In unserem Werk in Hamburg, betreiben wir die einzige DRI-EAF-Anlage in Europa. Der Standort ist daher eine natürliche Heimat für unser Flaggschiff, die innovative DRI-Technologie. Hamburg ist bereits eines der energieeffizientesten Stahlwerke Europas, das Erdgas zur Reduktion von Eisenerz einsetzt, das dann zusammen mit Schrott einem Elektrostahlwerk zugeführt wird. Für das 110 Millionen Euro teure Projekt haben wir von der Bundesregierung eine Zusage über 55 Millionen Euro erhalten. Dabei soll getestet werden, wie sich bei der Reduktion von Eisen Erdgas durch Wasserstoff ersetzen lässt und reduziertes Eisen (DRI) im industriellen Maßstab hergestellt werden. Anschließend wird die Weiterverwendung des kohlenstoffreien DRI im Elektrostahlwerk (EAF) getestet.
Neben der aktiven Erprobung und Tests unserer Vorzeigetechnologien zur Dekarbonisierung, tätigen wir auch milliardenschwere Investitionen in unsere Stahlwerke auf der ganzen Welt. Damit stellen wir sicher, dass unsere Anlagen bereit sind für innovative Technologien.
Bei der Anwendung auf die Stahlerzeugung beinhaltet das CCU/S-Verfahren die Abtrennung des in den Hochofenabgasen enthaltenen CO2 mit Hilfe eines chemischen Lösungsmittels, die Extraktion des CO2 aus dem Lösungsmittel und die Erzeugung eines niedrigen Drucks. So kann das CO2 in den Öfen wiederverwendet oder gelagert werden. Bei dem Verfahren wird auch Wärme gewonnen, die zur Senkung der Betriebskosten von Hochöfen genutzt werden kann. CCU/S hat daher das Potenzial, die Abhängigkeit von fossilen Ressourcen zu verringern und zur Dekarbonisierung der Stahlerzeugung beizutragen.
Das 3D-Projekt wird auch eine wesentliche Rolle bei der Konzeption des künftigen europäischen Clusters Dünkirchen-Nordsee spielen, das 10 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr abscheiden, verpacken, transportieren und lagern und bis 2035 betriebsbereit sein soll.