Donawitz: Mit Plasma zu Grünem Stahl

In Donawitz wird an der Stahlproduktion der Zukunft geforscht. Mit dem Forschungsprojekt SuSteel am Standort Donawitz könnte die voestalpine nun – neben der Pilotanlage H2FUTURE in Linz – Pionierarbeit für eine weitere wasserstoffbasierte Breakthrough-Technologie auf dem Weg zur grünen Stahlproduktion leisten.

Wasserstoff gilt heute als eine der vielversprechendsten Optionen zur langfristigen Dekarbonisierung der Stahlindustrie. Der voestalpine-Plan ist bekannter Weise ambitioniert: Bis 2050 soll Stahl gemäß der europäischen Klimaziele CO₂-neutral hergestellt werden. Das Team rund um greentec steel arbeitet daher bereits jetzt mit Hochdruck an neuartigen Verfahren, mit deren Hilfe der Durchbruch zur CO₂-neutralen Stahlproduktion an den Standorten Linz und Donawitz gelingen kann.

Mit Wasserstoffplasma zur Vorreiterrolle

Auch bei SuSteel (Sustainable Steelmaking), einem Forschungsprojekt der K1-MET GmbH in Zusammenarbeit mit der voestalpine und der Montanuniversität Leoben, steht eine wasserstoffbasierte Technologie im Fokus. „Einfach ausgedrückt geht es darum, die Umwandlung von Eisenerz zu Rohstahl in einem Prozessschritt und gleichzeitig CO₂-neutral mit Hilfe von Wasserstoffplasma darzustellen“, erklärt Michael Zarl, Projektleiter von K1-MET. Mit der Inbetriebnahme einer Versuchsanlage am voestalpine-Standort Donawitz im vergangenen Jahr haben die Forschungsarbeiten rund um das neuartige Verfahren nun so richtig Fahrt aufgenommen. Und das mit durchaus erfolgsversprechenden Aussichten: „In internationalen Vergleichsstudien wird SuSteel bereits als mögliche Breakthrough-Technologie angeführt“, so Zarl. „Die voestalpine hat hier einmal mehr eine Vorreiterrolle inne – als derzeit einziges Stahlunternehmen weltweit, das an diesem Ansatz forscht.“

Die SuSteel Pilotanlage am Standort Donawitz wird in den nächsten Jahren wichtige Erkenntnisse zum Einsatz von Wasserstoffplasma bei der Stahlherstellung liefern.

Mit Wasserstoff und grünem Strom zu CO₂-neutralen Stahl

In der herkömmlichen Stahlerzeugung kommen Koks, Kohle oder Erdgas als Reduktionsmittel für Erze zum Einsatz. Bei SuSteel werden diese durch Wasserstoff ersetzt. In einem speziellen Gleichstromelektrolichtbogenofen erfolgt mithilfe von Wasserstoffplasma, also Wasserstoff im ionisierten Zustand, gleichzeitig die Reduktion von Eisenerz und der Schmelzprozess zu Rohstahl. „Durch die Verwendung von grünem Strom und Wasserstoff als Energieträger entsteht lediglich Wasserdampf als Reduktionsprodukt. CO₂-Emissionen könnten damit beinahe vollständig vermieden werden“, erläutert Bernhard Geier den entscheidenden Vorteil des Verfahrens. Der Wasserstoff-Experte der voestalpine Stahl Donawitz, der seit 2016 bei SuSteel mit an Bord ist, begleitet die Versuche an der Anlage vor Ort und koordiniert die Zusammenarbeit mit den verschiedenen Fachabteilungen.

Kooperationen bei Forschung & Entwicklung

Werden wir also bald größere Mengen an klimaneutralem Stahl mithilfe dieser innovativen Technologie produzieren können? „Das wird noch etwas dauern“, so Irmela Kofler, die bei K1-MET für den Forschungsbereich „Low Carbon Energy Systems“ verantwortlich ist. „Bis zur notwendigen technologischen Reife werden noch rund 20 Jahre vergehen. Der Zeithorizont ist, wie bei den meisten Projekten im Zusammenhang mit grüner Stahlproduktion, sehr langfristig angelegt.“

Bereits in den 1990ern wurde an der Montanuniversität Leoben der Grundstein für diesen Prozess, unter anderem mit einer Laboranlage zur Erschmelzung von rund 100 Gramm Eisenerz, gelegt. Im Rahmen der globalen Klimadebatte wurde das Thema 2015 im damals neu gegründeten metallurgischen Kompetenzzentrum K1-MET gemeinsam mit der Montanuniversität und der voestalpine wieder aufgegriffen. Die gewonnenen Ergebnisse flossen nun in die Pilotanlage von SuSteel ein, deren Schmelzleistung bei rund 90 Kilogramm liegt.

Perfektes Umfeld

Die Standortwahl für die neue Testanlage ist, abgesehen von der Nähe zur Montanuniversität Leoben, nicht nur zufällig auf das Werksgelände in Donawitz gefallen. So betont auch Bernhard Geier: „Die laufende Investition in Forschung und Entwicklung sowie zukunftsweisende Produktionsanlagen ermöglichen bei der voestalpine in Donawitz ein exzellentes Forschungsumfeld.“ Beste Voraussetzungen also, dass die Versuchsanlage in den nächsten Jahren wichtige wissenschaftliche Erkenntnisse für die grüne Stahlproduktion der Zukunft liefern kann.