Mit einem Programm unter dem Namen „Salcos“ (Salzgitter Low CO₂ Steelmaking) hat sich die Salzgitter AG vorgenommen, die Rohstahlproduktion bis 2050 nahezu CO₂-freizumachen. Das Unternehmen will bis dahin die Emissionen um 95 % reduziert haben. Die Bemühungen spielen für den Klimaschutz eine wesentliche Rolle, da nach Angaben der Fraunhofer-Gesellschaft rund 7 % der weltweiten CO₂-Emissionen auf die Stahlproduktion entfallen.

Auf welchem Weg die drastische CO2-Freiheit erreicht werden kann, haben die Fraunhofer-Institute für Keramische Technologien und Systeme (IKTS), für System- und Innovationsforschung (ISI) und für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT) analysiert.

Grüner Wasserstoff ersetzt Kohle

Den Wissenschaftlern zufolge ist der entscheidende Schritt die Nutzung von Wasserstoff, der durch Elektrolyse mit regenerativ erzeugtem Strom hergestellt wurde. Bislang werde Eisenoxid im Erz mit Kohle reduziert, also von Begleitmaterialien befreit. Dies gehe mit einem hohen CO₂-Ausstoß einher. Perspektivisch ließen sich durch den Einsatz von grünem Wasserstoff rund 95 % dieser Emissionen vermeiden, heißt es in einer Mitteilung des Fraunhofer IKTS. Aber natürlich sei die Umstellung nicht nur mit hohen Investitionskosten verbunden, sondern auch eine technisch anspruchsvolle Aufgabe.

Mit ihrer „Machbarkeitsstudie zur Reduzierung der CO₂-Emissionen im Hüttenwerk unter Nutzung Regenerativer Energien“, die vom Bundesforschungsministerium (BMBF) gefördert wurde, sind die Wissenschaftler unter anderem der Frage nachgegangen, wo die erneuerbaren Energien am effizientesten zur CO₂-Vermeidung eingesetzt werden können.

Das Ergebnis der Analyse: CO₂ bei der Rohstahlherstellung zu vermeiden, ist viermal effizienter, als das CO₂ aufzufangen und anderen Nutzungen zuzuführen, etwa der Herstellung von Chemikalien. Die Wissenschaftler weisen darauf hin, die Wasserstoff-basierte Stahlherstellung biete dabei das größte CO₂-Einsparpotenzial – fast 100 % im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, wie etwa der Wasserstoffeinblasung im Hochofen. Zudem können die Autoren nach eigenen Angaben zeigen, dass die Hochtemperaturelektrolyse ein sehr effizientes und wirtschaftliches Verfahren ist, um den benötigten Wasserstoff für die Direktreduktion im integrierten Hüttenwerk bereitzustellen.

In einer ebenfalls vom BMBF geförderten Folgestudie widmet sich das Fraunhofer-Konsortium nun der Optimierung der wasserstoffbasierten Stahlherstellung.