Eine Kooperation zwischen der Salzgitter AG, dem Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS und dem Industrieofenbauer TS ELINO GmbH zielt darauf ab, die CO2-Emissionen eines bestehenden Hüttenwerks um bis zu 97 Prozent zu senken. Die Umstellung auf eine umweltfreundliche Produktionsweise soll mithilfe von Wasserstoff gelingen.
Der Wasserstoff, durch Elektrolyse mit Grünstrom gewonnen, wird zur Direktreduktion von Eisenerz eingesetzt. Das bisherige Reduktionsmittel Koks wird vollständig ersetzt. Diese Umstellung würde somit einen bedeutenden Beitrag zum Klimaschutz leisten.
Stahlherstellung im Wandel
Stahl ist ein vielseitig einsetzbares, unverzichtbares Material, jedoch geht die traditionelle Stahlherstellung mit erheblichen Umweltauswirkungen einher. Allein in Deutschland werden jährlich etwa 55 Millionen Tonnen CO2 durch die Stahlproduktion emittiert. Dies macht rund 28 Prozent der gesamten CO2-Emissionen der deutschen Industrie aus. Der Einsatz von Koks bei der Roheisengewinnung im Hochofen ist dabei der Hauptverursacher.
Das Fraunhofer-Institut IKTS, in Zusammenarbeit mit der Salzgitter AG, setzt auf die Direktreduktion auf Wasserstoffbasis. Bei diesem Verfahren reagiert Eisenerz bei hoher Temperatur mit Wasserstoff in einem Reaktor. Der Wasserstoff als Reduktionsmittel entzieht dem Eisenerz das Eisenoxid, übrig bleibt Eisen.
Hochtemperatur-Elektrolyse als Schlüssel zur CO2-Reduktion
Die Erzeugung von grünem Wasserstoff erfolgt über Hochtemperatur-Elektrolyse mittels Festoxid-Zellen (SOEC). Diese Methode ist besonders bei der Stahlproduktion von Vorteil, da die Abwärme aus den Hochtemperaturprozessen genutzt werden kann. Das erhöht den elektrischen Wirkungsgrad. Als Elektrolysezellen und -stacks nutzt das Fraunhofer IKTS Eigenentwicklungen, die bereits in den Projekten „MACOR“ und „BeWiSe“ erfolgreich getestet wurden.
„Wir nutzen Strom aus erneuerbaren Energien, dann ist die Herstellung von Wasserstoff vollständig CO2-frei. Auf diese Weise spart die Rohstahlherstellung unter Einsatz von grünem Wasserstoff bis zu 97 Prozent des klimaschädlichen Kohlendioxids ein“, erklärt Dr. Matthias Jahn, Abteilungsleiter Energie- und Verfahrenstechnik am Fraunhofer IKTS.
