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Umwelt Glossar

Von Dekarbonisierung bis "grüner" Wasserstoff: In diesem Glossar werden die wichtigsten Begriffe rund um die Themen Umwelt & Nachhaltigkeit im Zusammenhang mit dem voestalpine-Konzern erklärt. 

  • Die aktuelle Klimaschutzdebatte dreht sich sowohl auf europäischer als auch auf nationaler Ebene vorrangig um politische Zielwerte zur Senkung von CO2-Emissionen. Neben der Frage, wie künftig auf lange Sicht Stahl produziert wird, muss es auch darum gehen, welchen Beitrag der Werkstoff schon heute zur Nachhaltigkeit leistet. Einer Studie der Wirtschaftsvereinigung Stahl gemeinsam mit der Boston Consulting Group für die EU28 zufolge, spart Hightech-Stahl über Anwendungen etwa im Automobilleichtbau, in effizienteren Elektromotoren und Kraftwerksturbinen oder bei erneuerbaren Energien wie Windkraft sechsmal so viel Energie und damit CO2 ein wie in seiner Produktion entsteht. Stahl ist also unverzichtbarer Bestandteil einer „nachhaltigen“ Welt.

    Vor allem bei der E-Mobilität kann der Werkstoff Stahl seine Stärken unter Beweis stellen. Denn hier zählt nicht nur jedes Kilo Gewicht im Hinblick auf die Reichweite der Batterie, sondern auch Stabilität in puncto Sicherheit. Dies macht ultraleichte und hochfeste Stähle erforderlich, insbesondere im Karosseriebereich. Aber auch für das E-Automobil spezifische Bauteile wie der Batteriekasten sind im höchsten Maße sicherheitsrelevant und stellen extrem hohe Anforderungen in Sachen Crashverhalten an die Zulieferer aus der Stahlindustrie.

  • Die voestalpine bekennt sich zum Ziel des Pariser Klimaschutzabkommens von 2015 und verfolgt dazu eine konsequente und langfristige Strategie zur direkten Vermeidung von CO2-Emissionen. Dazu hat der Konzern bereits unterschiedliche Forschungs- und Entwicklungsprogramme gestartet.

    Bis diese Technologien tatsächlich verfügbar sind, plant der Konzern einen mittelfristigen Zwischenschritt der Hybridtechnologie, das heißt den schrittweisen Umstieg von kohlebasierter Hochofen- auf Elektrostahlproduktion. Damit könnten die CO2-Emissionen nach 2030 um etwa ein Drittel, also 3 bis 4 Mio. t jährlich, gesenkt werden.

    Langfristig plant die voestalppine den Anteil von Wasserstoff und erneuerbarer Energie schrittweise zu steigern, um bis 2050 die CO2-Emissionen um mehr als 80 % reduzieren zu können. Wichtig ist die langfristige Wirtschaftlichkeit solcher Technologien, die jetzt noch nicht gegeben ist.

  • Unter Corporate Responsibility (CR) versteht man die Verantwortung, die ein Unternehmen für die Auswirkungen seiner Geschäftstätigkeit auf die Gesellschaft, die Mitarbeiter, die Umwelt oder auch das wirtschaftliche Umfeld übernimmt. Corporate Responsibility ist ein wesentlicher Bestandteil der Unternehmensstrategie und –kultur des voestalpine-Konzerns, wobei die Kernthemen von einer verantwortungsvollen Unternehmensführung über Risikomanagement, Umwelt & Ökologie, Mitarbeiter, Gesellschaft & Kultur bis hin zu Forschung & Entwicklung reichen. Die große Bedeutung der wirtschaftlichen, sozialen und ökologischen Verantwortung der voestalpine ist auch im jährlichen Corporate Responsibility Report des Konzerns abgebildet.

    Als Vorreiter der Branche im Bereich Umweltschutz setzt die voestalpine etwa neben laufenden Maßnahmen zur Reduktion des Ressourcenverbrauchs in der Stahlproduktion auf eine langfristige Dekarbonisierungsstrategie. Auch mit Produkten wie Leichtbau-Stählen für die Automobilindustrie, volldigitalisierten Bahninfrastruktursystemen oder innovativen Stahllösungen für die erneuerbare Energieerzeugung leistet der Konzern einen aktiven Beitrag zum Klimaschutz. Darüber hinaus legt die voestalpine größten Wert auf ein verantwortungsvolles und transparentes Supply Chain Management. Der Nachhaltigkeitsfokus des Konzerns spiegelte sich zuletzt auch in der Platzierung eines syndizierten Nachhaltigkeitskredits, dessen Verzinsung unter anderem an die Nachhaltigkeitsperformance gekoppelt ist, sowie in der Aufnahme in den internationalen und renommierten Nachhaltigkeitsindex FTSE4Good wider.

     

  • Dekarbonisierung steht für die nachhaltige Reduzierung von Kohlenstoff (Carbon), der sich im Verbrennungsprozess zum Treibhausgas Kohlendioxid (CO2) verbindet und so wesentlich zur Erderwärmung beiträgt. Geprägt wurde der Begriff vor allem durch das Pariser Abkommen 2015, mit dem ein globaler Rahmen für die Bekämpfung des Klimawandels festgelegt wurde.

    Für eine zukünftig klimaneutrale Weltwirtschaft kommt insbesondere der Dekarbonisierung energieintensiver Industrien - wie der Stahlindustrie als eine der weltweit größten CO2-Emittenten – eine grundlegende Rolle zu. Der voestalpine-Konzern verfolgt daher eine langfristige und stufenweise Dekarbonisierungsstrategie, die den sukzessiven Ersatz von Kohle durch sogenannten „grünen“ Wasserstoff vorsieht, um bis 2050 eine CO2-neutrale Stahlproduktion zu erreichen.  Als Zwischenschritt wird dabei eine Hybridtechnologie zwischen der bestehenden kohlenstoffbasierten Hochofenroute und dem Weg über Direktreduktion bzw. einem Elektrolichtbogenofen angestrebt, die die CO2-Emissionen zwischen 2030 und 2035 um rund ein Drittel reduzieren könnte.

  • Die Direktreduktion gilt als wichtige Brückentechnologie zur Dekarbonisierung der Stahlerzeugung. Dabei wird Eisenerz nicht mit Kohle und Koks, sondern unter Einsatz von Erdgas zu Eisen reduziert, wodurch weniger CO2-Emissionen entstehen. Im Direktreduktionsprozess wird HBI (Hot Briquetted Iron), in Briketts gepresster Eisenschwamm, erzeugt, der als anspruchsvolles und umweltfreundliches Vormaterial für die Stahlproduktion genutzt werden kann. HBI kann in der Hochofenroute Koks bzw. Erz und in der Elektroofenroute Schrott ersetzen.

    Ein weiterer Vorteil des Direktreduktionsverfahrens ist, dass Prozessgase wiederverwertet und die im Produktionsprozess entstandene Wärme wiedergewonnen werden kann. Die voestalpine betreibt seit 2016 eine Direktreduktionsanlage in Texas, USA. Langfristiges Ziel ist es, dort „grünes“ HBI auf Basis von Wasserstoff anstelle von Erdgas erzeugen zu können und durch dessen Einsatz in Elektrolichtbogenöfen eine CO2-neutrale Stahlproduktion bis 2050 zu realisieren. 

  • CO2-freier („grüner“) Wasserstoff gilt als vielversprechende Zukunftsoption um energieintensive Branchen wie die Stahlindustrie weitgehend zu dekarbonisieren. Wasserstoff ist gänzlich CO2-frei, vorausgesetzt, er wird mithilfe erneuerbaren Stroms aus Wasser-, Wind- oder Sonnenkraft – also „grün“ – hergestellt. Alle auf fossilen Energieträgern basierenden Industriesektoren in ganz Europa und insbesondere die Stahlerzeuger arbeiten mittlerweile mit Hochdruck an Projekten, die sich mit der Entwicklung von Prozessen auf Basis von grünem Wasserstoff befassen.

    Die voestalpine gilt mit ihren Forschungsaktivitäten – allen voran das EU-geförderte Projekt „H2FUTURE“ mit den Partnern VERBUND, Siemens, Austrian Power Grid, K1-MET und TNO – als einer der wesentlichen Vorreiter auf diesem Gebiet. Am Werksgelände der voestalpine in Linz wurde die bislang weltweit größte und modernste PEM („proton exchange membrane“)-Elektrolyseanlage errichtet, mit der die Erzeugung von grünem Wasserstoff im industriellen Maßstab und in Folge dessen Einsatzmöglichkeiten in den verschiedenen Stufen der Stahlerzeugung und in anderen Industriesektoren erprobt wird.

    Weiters forscht die voestalpine in einer Versuchsanlage in Donawitz im Rahmen des Projektes „Sustainable Steel“ (SuSteel) an einer Technologie zur direkten Stahlherstellung aus Eisenerz. Durch die Reduktion von Erzen mittels Wasserstoffplasma wird hier in einer Art Lichtbogenofen Stahl ohne Roheisenstufe erzeugt. Außerdem forscht die voestalpine Stahl Donawitz gemeinsam mit Primetals Technologies an einem Verfahren zur Reduktion von Eisenerzen im fluidisierten Zustand mittels Wasserstoff. Eine Versuchsanlage dazu ist im Entstehen. Die voestalpine evaluiert auch in einem Industriekonsortium mit der Montanuniversität Leoben Technologien zur Pyrolyse von Erdgas, die eine CO2-neutrale Gewinnung des wertvollen industriellen Rohstoffs Kohlenstoff und von Wasserstoff ermöglichen.

  • Mit dem Pariser Abkommen der Vereinten Nationen hat sich die Welt 2015 ehrgeizige Ziele gesteckt:  Der globale Temperaturanstieg soll im Vergleich zum vorindustriellen Niveau auf deutlich unter 2 Grad, und möglichst 1,5 Grad, begrenzt werden. Zudem sollen die Länder ihre Anpassungsfähigkeit an den Klimawandel verbessern und globale Finanzflüsse im Sinne des Klimaschutzes gestalten.

    Die Klimaziele für die EU sind im so genannten „European Green Deal“ festgehalten. Bis 2050 sollen die EU-Mitgliedsstaaten demnach so gut wie CO2-neutral sein. Entsprechend hoch ist daher der Druck auf die europäische Stahlindustrie, die aktuell mit einem Anteil von über 6 % der gesamten EU-weiten CO2-Emissionen aus fossilen Energieträgern eine wesentliche Rolle in der Klimadebatte spielt. Der voestalpine-Konzern bekennt sich jedoch klar zu diesen Zielen und arbeitet bereits mit Hochdruck an technischen Szenarien, um die Dekarbonisierung der Stahlproduktion an den Konzern-Standorten Linz und Donawitz voranzutreiben.

  • Langfristig strebt die voestalpine an, den Einsatz von grünem Wasserstoff im Stahlerzeugungsprozess sukzessive zu erhöhen und so bis 2050 die CO2-Belastung um insgesamt mehr als 80 % zu senken. Bis diese Technologien tatsächlich verfügbar sind, plant die voestalpine einen mittelfristigen Zwischenschritt der Hybridtechnologie, das heißt den schrittweisen Umstieg von kohlebasierter Hochofen- auf Elektrostahlproduktion.

    Dabei wird neben Roheisen und Schrott als anspruchsvolles Vormaterial auch Eisenschwamm (Hot Briquetted Iron; HBI) eingesetzt, den die voestalpine bereits in der Direktreduktionsanlage in Texas mit Erdgas und damit CO2-reduziert herstellt.

    Dieser Rohstoffmix mit einem erhöhten Anteil von HBI stellt den wesentlichen Innovationsgrad dieser Variante dar. Langfristig sollen dieselben hochwertigen Stahlqualitäten wie heute aus „grünem“ HBI auf Basis von Wasserstoff anstelle von Erdgas sowie mit Schrott erzeugt werden können.

    Mit einem solchen Hybrid-Konzept könnten nach 2030 die CO2-Emissionen der Stahlproduktion in Linz und Donawitz um rund ein Drittel gesenkt werden.

  • Das von der voestalpine entwickelte Linz-Donawitz-Verfahren (LD-Verfahren) revolutionierte ab 1952 die Stahlerzeugung und wird bis heute bei rund 70 Prozent der weltweiten Stahlproduktion eingesetzt. Beim LD-Verfahren wird reiner Sauerstoff auf flüssiges Roheisen aufgeblasen. Dieser Vorgang ermöglicht bzw. beschleunigt die Verbrennung der Begleitelemente des Roheisens wie etwa Kohlenstoff, Phosphor oder Schwefel. Im LD-Verfahren produzierter Stahl zeichnet sich vor allem durch seine Reinheit aus und ist ohne Qualitätsverlust zu 100 % wiederverwertbar.

    Die ersten Versuchsreihen der voestalpine zum späteren LD-Verfahren starteten Ende der 1940er Jahre. Am 27. November 1952 wurde das weltweit erste LD-Stahlwerk am Sitz der heutigen voestalpine AG in Betrieb genommen, ein zweites folgte am 22. Mai 1953 in Donawitz. Die „Jahrhundert-Erfindung“ veränderte auf einen Schlag die weltweite Stahlindustrie und legte die Basis für die metallurgische Spitzenposition sowie die konsequente Qualitäts- und Technologieausrichtung des voestalpine-Konzerns.

  • Die Lebenszyklusbetrachtung (Life Cycle Assessment, LCA) ist ein Instrument, mit dem die Umweltauswirkungen eines Produktes über seine gesamte Lebensdauer von der Rohstoffgewinnung über die Produktion und die Nutzungsphase bis hin zum Lebensende (z.B. Recycling) ermittelt werden können. 

    Durch die Lebenszyklusbetrachtung werden die ökologischen Vorteile des Werkstoffes Stahl sichtbar: Stahlprodukte sind langlebig, können wiederverwendet und repariert und damit die Lebensdauer weiter verlängert werden. Am Ende seines Produktlebenszyklus, etwa in einem Auto, wird Stahl wieder in Form von Schrott im Produktionskreislauf verwendet.

    Weltweit werden jährlich rund 600 Mio. Tonnen Stahlschrott recycelt. Der voestalpine-Konzern setzt beispielsweise über 25 % Schrott in der Stahlerzeugung ein (und damit übrigens deutlich mehr als der europäische Durchschnitt mit 19 % und mehr als doppelt so viel wie China).

  • Die voestalpine gilt als globaler Technologieführer bei der Produktion von höchstfesten und gleichzeitig leichteren Karosserieteilen für die Automobilindustrie. Diese haben durch ihr geringeres Gewicht unter anderem den Vorteil, dass sie zu einem reduzierten Treibstoffverbrauch des Fahrzeuges und dadurch zur CO2-Reduktion beitragen. Ebenso spielt Leichtbau in der E-Mobilität eine wichtige Rolle, um das hohe Gewicht der Batterie auszugleichen und so die Reichweite zu steigern.

    Mit der Zukunftstechnologie „phs“ – feuerverzinktes Stahlband und dessen Weiterverarbeitung zu pressgehärteten Karosserieteilen – hat die voestalpine weltweit neue Maßstäbe bei der Herstellung von Leichtbauteilen mit erhöhtem Korrosionsschutz und verbesserter Crash-Performance gesetzt. Mit phs-Anlagen in China, den USA und in Deutschland ist der Konzern in wichtigen Märkten bestens aufgestellt. Die voestalpine Automotive Components GmbH in Linz ist zudem der weltweit größte Produktionsstandort und globaler Spitzenreiter bei der Herstellung von gewichtssparenden lasergeschweißten High-Tech-Platinen für die Automobilindustrie, die hauptsächlich zu Längs- und Querträgern, A-, B-, C-Säulen oder Türinnen- und Bodenkomponenten weiterverarbeitet werden.

  • Metal Additive Manufacturing – „metallischer 3D-Druck“ – ermöglicht auf Basis digitaler Konstruktionsdaten den schichtweisen Aufbau hochkomplexer Teile mit völlig neuen Formen und Funktionalitäten. Im Gegensatz zu den klassischen Fertigungsverfahren wie Drehen und Fräsen aus einem Metallblock kommt es dabei zu keinem Materialverlust. Als Ausgangsprodukt für Metal Additive Manufacturing dient Metallpulver in entsprechender Aufbereitung (z. B. Edelstähle, Werkzeugstähle, Nickelbasis-, Titan- oder Kobalt-Chrom-Legierungen). Insbesondere in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie oder der Öl- und Gasindustrie, in denen vielfach technisch sehr anspruchsvolle Spezialanfertigungen gefragt sind, bietet die additive Fertigung auf Metallbasis großes Zukunftspotenzial. Ein weiterer Anwendungsbereich sind Werkzeuge, die optimal an ihren Einsatzzweck angepasst sind, sich durch eine erhöhte Lebensdauer und eine geringere Ausschussquote als herkömmliche Werkzeuge auszeichnen und damit besonders nachhaltig sind.

    Mit der Errichtung des voestalpine Additive Manufacturing Centers in Düsseldorf – einem Forschungs- und Entwicklungszentrum für 3D-Druck mit metallischen Werkstoffen – wurde 2016 der Grundstein für den Einsatz der additiven Fertigungstechnologie im voestalpine-Konzern gelegt. Es folgten Standorte in Kanada, Taiwan, Singapur, USA und China. Heute nimmt voestalpine mit ihrem Komplett-Know-how von der Herstellung des Metallpulvers an den Standorten Kapfenberg/Österreich und Hagfors/Schweden über das Design bis zur Produktion von einbaufertigen Komponenten im 3D-Druckverfahren auf Metallbasis eine weltweite Vorreiterrolle ein.

  • Bei der Wasserstoffelektrolyse wird Wasser mithilfe von (erneuerbarem) Strom in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Eine noch relativ junge und hochinnovative Art dieser Technologie ist die PEM („Proton Exchange Membrane“)-Elektrolyse. Eine protonenleitende Membran trennt dabei die Bereiche, in denen Sauerstoff und Wasserstoff entstehen. Auf ihrer Vorder- und Rückseite sind Elektroden aus Edelmetall angebracht, die mit dem Plus- und Minuspol der Spannungsquelle verbunden sind. Dort findet die Wasserspaltung statt.

    Die derzeit weltgrößte Wasserstoffpilotanlage, die im Herbst 2019 am Werksgelände der voestalpine ihren Betrieb aufgenommen hat, nutzt diese PEM-Technologie. Mit dem EU-geförderten Projekt „H2FUTURE“ erforschen die Partner voestalpine, VERBUND, Siemens, Austrian Power Grid, K1-MET und TNO die industrielle Produktion von grünem Wasserstoff, der langfristig fossile Energieträger in der Stahlproduktion ablösen soll. Mit einer Anschlussleistung von sechs Megawatt können mit dem PEM Elektrolysemodul „Silyzer 300“ von Siemens 1.200 Kubikmeter „grüner“ Wasserstoff pro Stunde produziert werden. Das ist deutlich mehr als in bisherigen vergleichbaren Anlagen. Der Wasserstoff kann gespeichert werden und ist vielseitig einsetzbar: Als Grundstoff in der Industrie wie in Linz, aber auch als Treibstoff in der Mobilität oder als Energieträger bei der Strom- und Gasversorgung.