Wir denken voraus. Vor allem, wo es um unseren Beitrag zum Klimaschutz geht. Mit greentec steel wollen wir ab 2027 unsere CO2-Emissionen reduzieren, das entspricht 5% der jährlichen CO2-Emissionen Österreichs. Damit ist greentec steel das größte Klimaschutzprogramm Österreichs. Um das Ziel Net-Zero-CO2-Emissionen bis 2050 zu erreichen, forschen wir bereits an mehreren, neuen Verfahren und investieren in Pilot-Projekte, die neue Wege in der Stahlerzeugung aufzeigen. Hier ein aktueller Überblick über drei wichtige Forschungsprojekte.
Bereits im Jahr 2019 wurde am Werksgelände in Linz die Wasserstoffpilotanlage H2FUTURE in Betrieb genommen. Im Rahmen dieses Projekts wird die Herstellung von grünem Wasserstoff im industriellen Maßstab und in Folge dessen Einsatzmöglichkeiten in den verschiedenen Stufen der Stahlerzeugung und in anderen Industriesektoren erprobt. Die Inbetriebnahme wurde erfolgreich abgeschlossen und H2FUTURE produziert bereits grünen Wasserstoff.
Ein weiteres Forschungsprojekt – am Standort in Donawitz – ist SuSteel. SuSteel steht für Sustainable Steelmaking, d. h. nachhaltige Stahlproduktion. Seine Nachhaltigkeit gewinnt dieses Verfahren aus dem Umstand, dass es Rohstahl ohne CO2-Emission erzeugen kann. In nur einem Verfahrensschritt trennt ein Wasserstoffplasma das im Erz zugeführte Eisen von seinem Sauerstoffbegleiter (Reduktion) und schmilzt es für die weitere Verwendung auf. Daher wird dieses Verfahren auch Hydrogen Plasma Smelting Reduction genannt.
Bei einer erfolgreichen Weiterentwicklung von SuSteel bis auf die Stufe des wirtschaftlichen Einsatzes rechnet die Internationale Energieagentur IEA mit einem bedeutenden Beitrag dieser und ähnlicher Technologien für die Emissionssenkung. Schließlich entsteht in diesem Prozess kein Kohlendioxid als Nebenprodukt, sondern Wasser. Dieses Forschungsprojekt wird derzeit mit Chargenmengen von 20-50 kg in einer diskontinuierlichen Versuchsanlage betrieben. Die Projektpartner sind K1-MET, Montanuniversität Leoben, voestalpine Stahl GmbH und voestalpine Stahl Donawitz GmbH.
Ein weiteres Projekt auf dem Weg zum grünen Stahl entwickeln wir gemeinsam mit dem Anlagenbauer Primetals Technologies, dem Metallurgischen Kompetenzzentrum K1-MET und Fortescue Metals Group, dem weltweit viertgrößten Eisenerzlieferanten. Zusammen beabsichtigen wir, am Standort Linz mit Hy4Smelt eine Prototypanlage zur emissionsfreien Roheisenerzeugung im industriellen Maßstab zu errichten.
Mit HYFOR können Eisenerzkonzentrate zuverlässig zu 100 % mit Wasserstoff reduziert werden. Diese wertvolle Erfahrung konnten die Projektpartner Primetals Technologies, K1-MET, Montanuniversität Leoben und voestalpine Stahl Donawitz GmbH aus dem Betrieb der Pilotanlage gewinnen. Bereits in ihrer diskontinuierlichen Fahrweise wurden am voestalpine Standort Donawitz bis zu 200 kg Eisenschwamm pro Stunde hergestellt.
Mit Hy4Smelt geht es einen großen Schritt und im industriellen Maßstab weiter: Eisenschwamm gelangt aus der HYFOR-Anlage direkt in den sogenannten Smelter. Dieses neuartige Schmelzaggregat erzeugt ein roheisenähnliches Produkt, das im klassischen Konverterprozess (LD) weiterverarbeitet werden kann. In Linz soll eine Demonstrationsanlage entstehen, mit der im kontinuierlichen Prozess stündlich bis zu 4 t Roheisen hergestellt werden können. Mit der Kombination aus HYFOR und Smelter nutzen wir weitere technologische Vorteile für die kohlenstoffneutrale Stahlproduktion.
Denn nur der deutlich geringere High-Grade-Anteil des Erzangebots kann als Direct Reduced Iron oder Hot Briquetted Iron, DRI bzw. HBI, genutzt werden – neben Schrott ein wichtiges Ausgangsmaterial für den direkten Einsatz im EAF bei der Stahlproduktion auf der klassischen DRI-EAF-Route. Als zusätzliches Plus kann Hy4Smelt verbuchen, dass die dabei anfallende Schlacke wie beim Hochofenprozess in der Zementindustrie als CO2-neutraler Klinkerersatz eingesetzt werden kann.
Grüner Wasserstoff, so schlägt die Internationale Energieagentur (IEA) vor, soll ab Mitte der 2030er-Jahre als „als primäres Reduktionsmittel in kommerziellem Maßstab“ eingeführt werden. Dementsprechend wird sein Verbrauch in der Stahlbranche signifikant ansteigen. Derzeit wird er allerdings global nur zu einem niedrigen einstelligen Prozentbereich auf dem emissionsarmen Weg der Elektrolyse mit grünem Strom aus Wasser gewonnen.
„Diese Statistik fordert uns heraus“, unterstreicht Forschungsleiter Franz A., „wir erweitern H2FUTURE in Linz um eine Verdichteranlage sowie entsprechende Speichermöglichkeiten. Damit können wir die Hy4Smelt-Demonstrationsanlage auch bei fluktuierend anfallendem erneuerbarem Strom kontinuierlich mit grünem Wasserstoff aus eigener Erzeugung versorgen.“
Selbstverständlich stellen wir bereits jetzt sicher, dass wir auch auf künftigen Herstellungswegen der Stahlerzeugung unser Qualitätsversprechen einhalten können. Die Metallurg:innen haben in rund 150 Schmelzen aus der Hochofen-Konverter-Technologie Stahl „wie aus dem Elektrolichtbogenofen“ erzeugt und in mehr als 10.000 Einzelproben analysiert. Werkstoffeigenschaften und Materialverhalten bei der Weiterverarbeitung können damit bereits vor Baubeginn der EAF überprüft werden.
Im Rahmen unseres Schwerpunktes greentec steel geben wir einen Überblick über unsere konkreten Schritte auf dem Weg zu einer grünen Stahlproduktion und welche innovativen Prozesse dabei zum Einsatz kommen. Wir informieren über die Herausforderungen, denen wir uns dabei stellen müssen und an welchen Breakthrough-Technologien wir bereits heute forschen, um unser Ziel einer Stahlproduktion mit Net-Zero-CO2-Emissionen erreichen zu können.
Die voestalpine ist ein weltweit führender Stahl- und Technologiekonzern mit kombinierter Werkstoff- und Verarbeitungskompetenz. Die global tätige Unternehmensgruppe verfügt über rund 500 Konzerngesellschaften und -standorte in mehr als 50 Ländern auf allen fünf Kontinenten. Sie notiert seit 1995 an der Wiener Börse. Mit ihren Premium-Produkt- und Systemlösungen zählt sie zu den führenden Partnern der Automobil- und Hausgeräteindustrie sowie der Luftfahrt- und Öl- & Gasindustrie und ist darüber hinaus Weltmarktführer bei Bahninfrastruktursystemen, bei Werkzeugstahl und Spezialprofilen. Die voestalpine bekennt sich zu den globalen Klimazielen und verfolgt mit greentec steel einen klaren Plan zur Dekarbonisierung der Stahlproduktion.