voestalpine testet Einsatz von Wasserstoff bei der Stahlerzeugung

Bis 2050 muss die europäische Stahlindustrie CO2-neutral produzieren. Stahlunternehmen bereiten daher Konzepte vor, um den CO2-Ausstoß zu senken. Die voestalpine erprobt in einer Testanlage in Donawitz den Einsatz von Wasserstoffplasma-Technologie. Diese soll eine Stahlherstellung aus Eisenerzen durch das Einschmelzen im Wasserstoffplasma ermöglichen. Das Plasma dient zur Reduktion der Oxide, die Plasmaenergie soll zum Aufschmelzen des metallischen Eisens verwendet werden.

Die Eisen- und Stahlindustrie ist in Österreich ein wirtschaftlich ganz wesentlicher Industriezweig, aber auch einer der emissionsstärksten. Die Herstellung von Stahl aus Eisenerz ist ein energieintensiver Prozess, bei dem auch große Mengen an Kohlendioxid anfallen. Bisher hat die metallurgische Industrie stark auf fossile Brennstoffe zurückgegriffen. Die Verringerung der klimaschädlichen Emissionen wird ein drängenderes Thema im Stahlherstellungsprozess. Wasserstoff könnte das Ansehen der Stahlindustrie "retten".

Arbeit an Verfahren

Am Mittwoch haben voestalpine-Konzernchef Herbert Franz Eibensteiner sowie Vorstand Kainersdorfer, der auch die Metal Engineering Division leitet, zur Besichtigung der neuen obersteirischen Testanlage geladen, die die Stahlproduktion grüner machen soll. "Wir arbeiten mit Hochdruck an neuartigen Verfahren, mit denen der Durchbruch zur Dekarbonisierung der Stahlproduktion an den Standorten Linz und Donawitz gelingen kann", betonte Eibensteiner. In Donawitz wird erforscht, wie das mithilfe von Wasserstoff gelingen kann. Hochöfen, die mit Kohle und Koks befeuert werden, sollte es dann nicht mehr geben.

Das Projekt SuSteel, das als COMET-Projekt von K1-MET seitens der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft FFG vorerst bis 2023 gefördert wird, steht für Sustainable Steelmaking, also nachhaltige Stahlproduktion. Fossile Reduktionsmittel wie Koks, Kohle oder Erdgas werden bei SuSteel durch Wasserstoff ersetzt. Ein Gleichstromelektrolichtbogenofen ist das Herzstück der Anlage. Im Lichtbogen laufen die Reaktionen ab. Der Anlage werden Wasserstoff und Eisenerz zugeführt, die durch eine Hohlelektrode in die Reaktionszone des Lichtbogens gelangen.

Das Verfahren

In der Reaktionszone wird der Wasserstoff zu Plasma ionisiert und das Eisenerz in einem Schritt gleichzeitig geschmolzen und reduziert. Daher wird dieses Verfahren auch Hydrogen Plasma Smelting Reduction genannt. Am Ende des Prozesses entweicht nur Wasserdampf, CO2-Emissionen werden laut dem Unternehmen vollständig vermieden.entweicht nur Wasserdampf, CO2-Emissionen werden laut dem Unternehmen vollständig vermieden.

Eine erste Laboranlage zur Erschmelzung von rund 100 Gramm Eisenerz wurde bereits erfolgreich am Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie an der Montanuniversität Leoben betrieben. Die ersten Erkenntnisse sind in das Scale-up des Reaktors eingeflossen, dessen Schmelzleistung bei rund 90 Kilogramm liegt. Projektpartner bei diesem weiteren Grundlagenforschungsprojekt sind neben der voestalpine das Metallurgische Kompetenzzentrum K1-MET sowie die Montanuniversität Leoben.

Sukzessive Erhöhung

Laut ihrem Plan zur klimaneutralen Stahlherstellung will die voestalpine ab 2027 die bestehende Hochofenroute durch eine Hybrid-Elektrostahlroute teilweise ersetzen. Bis 2050 soll die Verwendung von "grünem Wasserstoff" im Stahlerzeugungsprozess sukzessive erhöht werden. "Die Voraussetzung für die Verwirklichung dieser revolutionären Vision ist offensichtlich: Grüner Strom und Wasserstoff müssen in ausreichenden Mengen und zu marktkonformen Preisen zur Verfügung stehen", hielt Eibensteiner dazu fest.

Die Metal Engineering Division produziert am steirischen voestalpine-Sitz in Leoben-Donawitz hochwertige Stähle, die zu Spezialschienen für die Bahninfrastruktur, Premiumdrähten für die Automobilindustrie und hochqualitativen Nahtlosrohren für die Öl- und Gasexploration weiterverarbeitet werden.

Im Geschäftsjahr 2020/21 erzielte der Stahlkonzern bei einem Umsatz von 11,3 Mrd. Euro einen Gewinn vor Zinsen, Steuern und Abschreibungen (EBITDA) von 1,1 Mrd. Euro, unter dem Strich blieb - nach millionenschweren Sonderabschreibungen - ein Überschuss von 32 Mio. Euro. Weltweit beschäftigte der Konzern mit Sitz in Linz per Ende März 2021 fast 48.700 Mitarbeiter. Die global tätige Unternehmensgruppe verfügt über rund 500 Konzerngesellschaften und -standorte in mehr als 50 Ländern weltweit.