So funktioniert die konventionelle Stahlherstellung
In Deutschland wird Stahl über zwei Verfahren hergestellt: Etwa 70 Prozent entfallen auf Primärstahl, der über die kohlebasierten Hochöfen produziert wird, rund 30 Prozent auf Sekundärstahl aus der recyclingbasierten Elektrostahlroute. Bei der Hochofenroute wird zunächst Roheisen aus oxidischen Eisenerzen gewonnen, das anschließend im Konverter zu Rohstahl weiterverarbeitet wird. Im Folgenden ist das Hochofenverfahren skizziert, mit besonderem Fokus auf die Emissionsquellen.
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Herstellungsprozess
Der konventionelle Weg der Stahlerzeugung beginnt mit der Aufbereitung der Rohstoffe: Eisenerz und Koks (1). Letzterer entsteht in Kokereien aus Steinkohle. Schon in dieser frühen Phase entstehen erhebliche Treibhausgasemissionen. Methan entweicht bei der Kohleförderung und die Koksbatterien und die Sinteranlage werden mit fossilen Brennstoffen beheizt.
Im nächsten Schritt gelangen die aufbereiteten Materialien in den Hochofen (2). Dort reduziert der Koks das Eisenoxid. Bei dieser chemischen Reaktion bindet der Kohlenstoff den Sauerstoff aus dem Eisenerz. Es entstehen Roheisen und als Nebenprodukt CO₂. Der hohe Energiebedarf des Hochofens verschärft die Klimabilanz zusätzlich, da auch hier fossile Energieträger zum Einsatz kommen. Das entstehende Gichtgas – ein Gemisch aus Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid, Stickstoff und Wasserstoff – wird meist zur Energiegewinnung in anderen Anlagenteilen genutzt, was weitere Emissionen verursacht.
Das flüssige Roheisen fließt anschließend in einen Konverter (3). Dort wird reiner Sauerstoff eingeblasen, um den überschüssigen Kohlenstoff zu entfernen. Auch hier entsteht CO₂ als ein unvermeidliches Nebenprodukt.
Der so erzeugte Rohstahl wird in der Gießanlage in Form von Brammen oder Knüppeln gegossen (4). Anschließend wird der gegossene Stahl im Warmwalzwerk auf Arbeitstemperatur gebracht (5) und zu End- oder Zwischenprodukten wie Flach- oder Langstahl weiterverarbeitet (6).
Emissionssenkung ist möglich
Bei der konventionellen Stahlherstellung entstehen prozessbedingt Emissionen durch chemische Reaktionen, die Rohstoffaufbereitung und den Einsatz fossiler Energieträger. Laut Wirtschaftsvereinigung Stahl wurden die Emissionen der klassischen Hochofenroute in den vergangenen Jahrzehnten auf etwa 1,7 Tonnen pro Tonne Rohstahl reduziert. Damit ist das technische Einsparpotenzial jedoch nahezu ausgeschöpft.
Die wasserstoffbasierte Direktreduktion gilt als Schlüsseltechnologie für eine klimafreundliche Stahlproduktion. Erste Großprojekte wie das HYBRIT-Projekt im schwedischen Luleå zeigen bereits, wie der technologische Wandel gelingen kann.
So kann klimafreundliche Stahlherstellung funktionieren
Um eine erhebliche Verringerung der Treibhausgasemissionen in der Stahlproduktion zu erzielen, müssen eine Reihe von Strategien zur Dekarbonisierung kombiniert werden. Unsere Infografik verdeutlicht diesen Prozess.
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